Типична уникалност: учени обясняват странностите на орбитите в Слънчевата система

Датски учени са открили интересна закономерност, даваща отговор на въпрос, мъчещ астрономите от дълго време, а именно защо орбитите в Слънчевата система по форма са толкова близо до окръжността. На база сравнение с други екзопланетни системи се оказало,че в многопланетните системи колкото повече на брой са планетите, толкова елиптичните им орбити са по-близко до кръгла форма. Еднопланетните системи не се вписвали в тази закономерност, но изследователите предполагат, че причина за това може да са неоткрити други планети в тези системи. Така или иначе откритата закономерност ще трябва да бъде препотвърдена от бъдещите данни за открити вече или новооткрити системи. Резултатите от изследването са публикувани в списание Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Учени са получили отговор на отдавна мъчещ ги въпрос: защо орбитите на планетите в Слънчевата система са почти кръгли? Това свойство дълго време се е смятало за доста удивително, но се оказало, че е проява на всеобща закономерност. Но причините да се смята Слънчевата система уникална все пак има. Както е известно, планетите се въртят около звездите си по елипсовидни орбити. Елипсите могат да бъдат по-разтегнати (приличащи на овал) или по неразтегнати (приличащи на окръжност). За да имат мярка за тази разтегнатост, математиците използват специална величина- ексцентрицитет. Колкото е по-голям ексцентрицитетът , толкова елипсата е по-разтегната. Така при окръжността тази величина е равна на нула, тоест абсолютно неразстегната елипса. Орбитите на планетите в Слънчевата система почти не се различават от кръглите, тоест техният ексцентрицитет е много близко до нулата. След като астрономите започнаха масово да откриват екзопланети в други звездни системи се оказа, че това е абсолютно нетипична ситуация. Обикновено тези планети се въртят около своите звезди по доста по-разтегнати елиптични траектории.

От друга страна, Слънчевата система е уникална с броя планети. Те са осем, ако не броим Плутон. В досегашните астрономически наблюдения са открити много малко такива многобройни планетни системи. Свързани ли са тези две странности? Такъв въпрос си задали в своето ново изследване датски учени от Института Нилс Бор към Копенхагенския универистет.

Те са се базирали на каталога с екзопланети, публикуван на сайта exoplanets.eu, като са ползвали данни, които са били актуални до август 2019 година. В този каталог попадат всички планети, чието съществуване е потвърдено от няколко независими наблюдения.

Учените са се интересували само от тези екзопланети, за които е известен техния ексцентрицитет на орбитата. Оказало се, че това са 1171 броя екзопланети в 895 системи. От тях 75% са били еднопланетни, още 17% – с две планети. В 45 системи били открити по три планети, а в 20 – по четири. В тази подборка попаднали също четири петпланетни системи, шест – с по шест планети и по една система със седем и осем.

Авторите на изследването коректно правят уговорката, че всъщност във всяка от тези системи може да има повече екзопланети, за които на нас не ни е известно нищо. Това е така, защото традиционните методи за търсене на екзопланети изискват да се наблюдава „родителската“ звезда поне в течение на три оборота на планетите, а за такива с дълга „година“ това е сложно. Освен това на астрономите все още им е трудно да откриват екзопланети, които са значително по-малки от Земята.

Какво би станало, ако астрономи извън Слънчевата система я наблюдават в продължение на три години? „Извънземните“ астрономи биха открили не осем , а само три планети : Меркурий, Венера и Земята. И при положение, че те нямат възможност да засекат Меркурий заради неговите скромни размери, то в техните наблюдения биха останали две планети. Така че „незаселеността“ на другите екзопланетни системи в сравнение на Слънчевата система може да е резултат от недостатъчно дълги наблюдения.

Но така или иначе може да се предположи, че във всяка система има точно толкова екзопланети, колкото на нас са ни известни. Базирайки се на това предположение, учените са открили интересна закономерност.

Ексцентрицитетът на планетните орбити се подчинява на достатъчно ясна математическа закономерност, при която колкото повече планети има в една система, толкова по-малко са разтегнати техните елиптични орбити. Това правило не зависи от размерите на планетите, метода на тяхното откриване и други параметри. Учените отбелязват също, че именно тази закономерност е била получена в някои математически модели, изследващи образуването на планетните системи.

На откритата закономерност се подчиняват всички многопланетни системи, докато еднопланетните не са се вписвали в общата картина. Учените смятат, че причината за това може да се крие във факта, че те всъщност не са еднопланетни системи. В тях може да има неоткрити други екзопланети. Явно откритата закономерност ще трябва да бъде препроверявана с натрупването на нови данни.

Но ако се потвърди, че тя е вярна, то тогава ще се окаже, че удивителните орбити на планетите в Слънчевата система, не са случайност. Това ще бъде ясна проява на закономерността, че колкото повече планети има в една система, толкова по-кръгли са техните орбити. Засега само 1% от известните ни системи могат да се сравняват по броя на планетите с нашата, така че не е толкова учудващо, че „слънчевата“ форма на орбитите се среща толкова рядко.