< Марсианские подземелья

Планетные системы делятся на плотно упакованные и рыхлые

Анализ 1674 планетных систем Кеплера показал, что планетные системы могут быть многонаселенными, компактными и плотно упакованными, с орбитальными резонансами между планетами, и рыхлыми, малонаселенными, подобно нашей Солнечной системе.

---

Владислава Ананьева

Группа астрономов под руководством Се Цзивея (Ji-Wei Xie) проанализировали кривые блеска 2606 транзитных кандидатов Кеплера за первые 12 наблюдательных кварталов (Q0-Q12). Они искали периодические вариации времени наступления транзитов, вызванные гравитационным влиянием других планет (этот метод называется таймингом транзитов). 

Метод тайминга наиболее чувствителен к планетам, связанным друг с другом орбитальными резонансами низкого порядка (как правило, 2:1 и 3:2) – в этом случае зависимость отклонений времени наступления транзитов от времени приобретает характерный синусоидальный вид. Амплитуда этой синусоиды зависит от масс и эксцентриситетов орбит планет, что позволяет существенно ограничить (а иногда и довольно точно определить) эти величины. Для тусклых звезд, у которых затруднительно или невозможно измерить лучевую скорость с приемлемой точностью, метод тайминга транзитов оказывается единственным способом оценить массы транзитных кандидатов и прямо (а не статистически) подтвердить их планетную природу.

Среди 1674 планетных систем, окончательно отобранных Се Цзивеем с коллегами для анализа, было 902 однопланетных (с одним транзитным кандидатом), 409 двухпланетных (с двумя кандидатами), 208 трехпланетных, и 155 – с четырьмя или более транзитными планетами. 
Как оказалось, доля транзитных планет, демонстрирующих заметный TTV-сигнал (т.е. явно влияющих друг на друга), сильно зависит от кратности системы. В многопланетных системах, содержащих 4 и более транзитных планет, доля «явно взаимодействующих» планет примерно в два раза превосходила аналогичную долю в 2-3-планетных системах, и в четыре раза – долю в однопланетных системах. 

Проанализировав все данные и сравнив их с несколькими построенными моделями, авторы пришли к выводу, что планетные системы делятся на «плотно упакованные» и «рыхлые». В плотно упакованных системах планеты часто связаны друг с другом орбитальными резонансами низкого порядка, расстояния между их орбитами сравнительно невелики, планеты сильно взаимодействуют друг с другом и заметно возмущают орбиты друг друга, приводя к появлению хорошо заметных вариаций времени наступления транзитов (TTV-сигналов). Для таких систем вероятность выглядеть для земного наблюдателя «многопланетными» выше, поэтому среди многопланетных систем «плотно упакованных» больше. С другой стороны, в «рыхлых» системах планеты расположены далеко друг от друга, они не захвачены в орбитальные резонансы, мало влияют друг на друга и не формируют заметных TTV-сигналов. Для таких систем выше вероятность выглядеть «однопланетными», поскольку другие планеты, входящие в их состав, как правило, не являются транзитными.

От себя добавлю, что наша Солнечная система явно является «рыхлой». Из-за заметного наклона орбит внутренних планет к эклиптике (у Меркурия угол наклона близок к 7°, у Венеры – 3.4°) если удаленный наблюдатель видит транзиты Меркурия, то он не видит транзиты Венеры и Земли. И наоборот, если видны транзиты Венеры, то не видны транзиты Меркурия и Земли. «С точки зрения Кеплера» Солнечная система – однопланетная, и ее внутренние планеты не связаны друг с другом резонансами низкого порядка.   

Источник: http://arxiv.org/pdf/1308.3751.pdf

---