Процесс образования планет по сей день изучен слабо. Поэтому остаются неизвестными многие его детали.
Новое исследование Университета Райса было посвящено изучению планетообразования в ключевых областях протопланетных дисков: до 1,5 а. е. от звезды и далее 5 а. е., вблизи снеговой линии. В качестве методов ученые использовали передовые компьютерные симуляции N-тел, моделирующие гравитационные взаимодействия между объектами.
По результатам установлено, что суперземли формируются преимущественно во внутренней части протопланетного диска, где происходит аккреция планетезималей. Мини-нептуны образуются за пределами снеговой линии с участием льда и др. летучих веществ.
Выявленные закономерности объясняют каменистый состав суперземель и насыщенность водой и газами мини-нептунов. Также они согласуются с «долиной радиуса» - заметным разрывом в распределении размеров экзопланет. Так, наиболее часто встречаются объекты радиусом около 1,4 и около 2,4 земного. Планеты крупнее земли в 1,8 раза редки. Это обусловлено тем, что более мелкие объекты относятся к суперземлям, более крупные – к мини-нептунам.
На основе этого ученые предложили модель колец для описания процесса планетообразования. Она предполагает, что планетезимали концентрируются в узких кольцах на определенных расстояниях от звезды.
Это объясняет модель «горох в стручке», описывающую формирование в системах планет близких размеров. К тому же новая теория согласуется с упорядоченным распределением планетарных орбит.
Таким образом, новая теория предполагает, что процесс планетообразования является упорядоченным, в то время как согласно традиционным гипотезам, планетезимали распределены по всему протопланетному диску.
К тому же ученые отметили, что каменистые планеты в обитаемой зоне могут формироваться на поздних стадиях образования систем вследствие столкновений. Они оценивают, что планеты земного типа в обитаемой зоне могут присутствовать примерно в 1% систем суперземель и мини-нептунов.
На основе новой модели возможно прогнозирование планетообразования. Эти прогнозы можно проверить при дальнейших наблюдениях с использованием космических телескопов.
