Planeter omkring andre stjerner er som ærter i en bælte

Et internationalt forskerhold ledet af astrofysikeren Lauren Weiss fra Université de Montréal har opdaget, at exoplaneter, der kredser om den samme stjerne, har en tendens til at have samme størrelse og en regelmæssig kredsløbsafstand. Dette mønster, afsløret af nye observationer fra W. M. Keck Observatory af planetsystemer opdaget af Kepler-teleskopet, kunne tyde på, at de fleste planetsystemer har en anden dannelseshistorie end solsystemet.

I høj grad takket være NASA Kepler-teleskopet, lanceret i 2009, mange tusinde exoplaneter er nu kendt. Denne store prøve giver forskere mulighed for ikke kun at studere individuelle systemer, men også for at drage konklusioner om planetsystemer generelt. Dr. Weiss er en del af California Kepler Survey-teamet, som brugte W. M. Keck Observatory på Maunakea på Hawaii, for at opnå højopløselige spektre på 1305 stjerner, der er vært for 2025 transiterende planeter, der oprindeligt blev opdaget af Kepler. Fra disse spektre, de målte præcise størrelser af stjernerne og deres planeter.

I denne nye analyse ledet af Weiss og offentliggjort i Det astronomiske tidsskrift , holdet fokuserede på 909 planeter, der tilhører 355 multiplanetsystemer. Disse planeter er for det meste placeret mellem 1, 000 og 4, 000 lysår væk fra Jorden. Ved hjælp af en statistisk analyse, holdet fandt to overraskende mønstre. De fandt ud af, at exoplaneter har en tendens til at have samme størrelse som deres naboer. Hvis en planet er lille, den næste planet omkring den samme stjerne er meget sandsynligt også lille, og hvis en planet er stor, det næste bliver sandsynligvis stort. De fandt også ud af, at planeter, der kredser om den samme stjerne, har en tendens til at have en regelmæssig kredsløbsafstand.

"Planeterne i et system har en tendens til at være af samme størrelse og med jævne mellemrum, som ærter i en bælg. Disse mønstre ville ikke forekomme, hvis planetstørrelserne eller afstandene blev tegnet tilfældigt." forklarer Weiss.

Planeternes lignende størrelser og kredsløbsafstand har betydning for, hvordan de fleste planetsystemer dannes. I klassisk planetdannelsesteori, planeter dannes i den protoplanetariske skive, der omgiver en nydannet stjerne. Planeterne kan dannes i kompakte konfigurationer med lignende størrelser og en regelmæssig kredsløbsafstand, på en måde svarende til det nyligt observerede mønster i exoplanetariske systemer. Imidlertid, i vores solsystem, de indre planeter har overraskende stor afstand og forskellige størrelser. Rigelig bevis i solsystemet tyder på, at Jupiter og Saturn forstyrrede vores systems tidlige struktur, hvilket resulterer i de fire jordiske planeter, vi har i dag. At planeter i de fleste systemer stadig er af samme størrelse og med jævne mellemrum antyder, at de måske for det meste har været uforstyrrede siden deres dannelse.

For at teste denne hypotese, Weiss udfører en ny undersøgelse ved Keck Observatory for at søge efter Jupiter-analoger omkring Keplers multiplanetsystemer. De planetsystemer, der er studeret af Weiss og hendes team, har flere planeter tæt på deres stjerne. På grund af den begrænsede varighed af Kepler-missionen, lidt vides om, hvilken slags planeter, hvis nogen, eksisterer i større kredsløbsafstande omkring disse systemer. De håber at teste, hvordan tilstedeværelsen eller fraværet af Jupiter-lignende planeter ved store kredsløbsafstande relaterer sig til mønstre i de indre planetsystemer.

Uanset deres ydre befolkning, ligheden mellem planeter i de indre områder af ekstrasolsystemer kræver en forklaring. Hvis den afgørende faktor for planetstørrelser kan identificeres, det kan hjælpe med at afgøre, hvilke stjerner der sandsynligvis har jordiske planeter, der er egnede til liv.

Artiklen "The California-Kepler Survey V. Peas in a Pod:Planets in a Kepler Multi-planet System are Similar in Size and Regularly Spaced" er udgivet i The Astronomisk Tidsskrift .