Строение Солнечной системы — норма, а не исключение

Строение Солнечной системы — норма, а не исключение

 Александр Березин

Недавние результаты наблюдений HARPS и Kepler обеспечили нас большим количеством информации об экзопланетах и их системах. Исследователи из Астрофизического центра Университета Порту (Португалия) решили сравнить накопленные данные и выявить общие черты, свойственные обнаруженным планетным системам. В итоге они пришли к выводу о том, что черты, характерные для Солнечной системы, столь же характерны для планетных систем вообще. При этом учитывались только те планетные системы, которые изучались как спектрографом HARPS, так и инструментами астрономического спутника Kepler.

Существующие данные по транзиту (прохождению планет между звездой и земным наблюдателем) и взаимному расположению планет накладывались на модели, в которых распределение планет было хаотичным, полностью упорядоченным в одной плоскости, а также частично упорядоченным, а частично хаотичным. Единственная модель, которая совпала с эмпирическими наблюдениями, показала практически полную упорядоченность орбит всех наблюдавшихся планетных тел в одной плоскости. Колебания планет в ней не превышали 1˚.

Данные Kepler (чёрный круг) по вероятности и частоте транзита экзопланет через диск звезды лучше всего объясняются упорядоченным расположением планет в наблюдавшихся звёздных системах. (Изображение P.Figueira et al.)

Сравнивая данные по экзопланетам, исследователи пришли к выводу, что во всех изученных системах планеты вращаются вокруг своей звезды по орбитам, лежащим в одной плоскости, формируя диск, подобно тому как это имеет место в Солнечной системе. Такая конфигурация означает, что столкновения планет между собой должны быть относительно редки:

По словам Педро Фигейры, ведущего автора работы, эти результаты показывают, что процесс формирования Солнечной системы типичен, а её структура не отличается от остальных изученных планетных систем.

Подобные результаты означают, что эффект Козаи, который ранее предполагался весьма важным для объяснения орбит экзопланет, в действительности имеет ограниченное применение. В нашей планетной системе им объясняется поведение Плутона и других транснептуновых объектов; по всей видимости, в других звёздных системах дело обстоит сходным образом, то есть лишь весьма удалённые от светила карликовые планеты двигаются по орбитам, обусловленным этими эффектом.

Выводы важны и для оценки благоприятности условий для возникновения и сохранения экзопланетной жизни. Если орбиты большинства экзопланет упорядочены и лишены излишнего эксцентриситета (а новое исследование показывает, что это так), то шансы на формирование развитой жизни там будут значительно больше, чем на небесных телах с орбитами, как у Плутона. Напомним: последний в течение своего года находится на расстоянии от 4,4 до 7,4 млрд км от Солнца, в результате интенсивность воздействующего на его поверхность солнечного излучения колеблется втрое, в то время как для Земли — лишь на 6,9%. Очевидно, что плутоноподобные орбиты планет не позволяют развиться сложной жизни (и тем более разумной).

Солнечная система с точки зрения зонда Voyager-1, на удалении в 13 млрд км от Земли и в 32 градусах сверху плоскости нашей системы. Похоже, орбиты, упорядоченные в одной плоскости, — норма во Вселенной. (Илл. NASA / JPL.)

Кроме того, планеты, вращающиеся по неупорядоченным орбитам, всё время слегка меняли бы свои траектории и удалённость от ближайшей звезды, ибо, как показано на симуляции ниже, расстояние и гравитационное взаимодействие между такими планетами подвергалось бы постоянным и хаотичным изменениям.

Словом, даже планета в зоне обитаемости не могла бы продержаться там сколько-нибудь значительное по геологическим меркам время. Если закономерности, обнаруженные португальскими астрономами и исключающие такой сценарий, свойственны большинству экзопланетных систем, то нам придётся признать, что Солнечная система является правилом, а не исключением в окружающей нас Вселенной.

Подготовлено по материалам Phys.Org и arXiv.