Парад планет и полный хаос: найдена самая странная звездная система

Астрономы обнаружили, что планеты совершают своего рода «танец» в системе, отстоящей от Земли всего на 200 световых лет. Из шести экзопланет, вращающихся вокруг звезды TOI-178, пять внешних следуют ритмическим орбитальным периодам, каждый из которых связан с планетами по обе стороны от себя.

Ученые обнаружили аномальную систему планет, чрезвычайно отличающихся друг от друга и при том движущихся в почти идеальном резонансе

Такой танец называется «цепочкой резонанса», и увидеть его можно нечасто. Однако он может кое-что рассказать нам о том, как формируются планетные системы.

Несколько примеров подобных резонансов можно встретить в Солнечной системе. Например, рассмотрим Плутон и Нептун — на каждые две орбиты Плутона вокруг Солнца Нептун обращается трижды; это резонанс 2: 3. Три спутника Юпитера также находятся в резонансной цепочке. За каждый оборот вокруг Ганимеда Европа делает оборот дважды, а Ио — четыре раза; это резонанс 1 : 2 : 4.

Но пять внешних экзопланет системы TOI-178 имеют одну из самых сложных резонансных цепочек, известных науке – 3 : 4 : 6 : 9 : 18 (где самая внутренняя экзопланета в цепочке совершает 18 оборотов на каждые три витка самой внешней). Эта сложность, по мнению группы исследователей под руководством Адриена Леле из Университета Женевы и Бернского университета в Швейцарии, является ключом к истории системы возрастом 7 миллиардов лет.

«Орбиты в этой системе очень хорошо упорядочены, что говорит нам о том, что с момента рождения она развивалась довольно плавно», — пояснил астроном Янн Алиберт из Бернского университета.

Система ТОИ-178 — не единственная, кто обладает со сложной цепочкой резонансов. В прошлом году астрономы объявили об открытии системы HD 158259 из шести экзопланет в почти идеальной резонансной цепочке, где каждая пара планет близка к резонансу 2 : 3.

В системе Kepler-80 пять экзопланет находятся в резонансной цепочке 4 : 6 : 9 : 1 2: 18. А знаменитая система TRAPPIST-1 имеет резонансную цепь из семи экзопланет 2 : 3 : 4 : 6 : 9 : 15 : 24. Но система ТОИ-178 отличается от всех них, потому что расположение экзопланет в ней представляет собой хаотический беспорядок, который, кажется, не имеет никакого смысла.

Например, в Солнечной системе все планеты аккуратно сгруппированы: более плотные скалистые миры внутри, «пушистые» газовые гиганты посередине и ледяные гиганты снаружи. В случае HD 158259 имеется одна скалистая суперземля и пять внешних экзопланет — это мини-Нептуны. А все экзопланеты TRAPPIST-1 имеют одинаковые размеры и плотность.

Сравните и сравните с ТОИ-178:

«Похоже, что в ней есть планета такой же плотности, как Земля, рядом с очень разреженной планетой с плотностью в два раза меньше Нептуна, за которой следует уже планета с плотностью, аналогичной плотности Нептуна», — объяснил астроном Натан Хара из Университета Женевы. «Это выглядит дико». Более того, это совершенно не согласуется с существующим пониманием резонансных систем и того, как образуются планетарные системы в целом.

Система настолько своеобразна, что команда полагает, что она может стать одним из объектов, который заставит нас пересмотреть свои взгляды на эволюцию космических систем.