Можем ли мы предсказать, будут ли в системе планеты-гиганты
Предсказание является одной из отличительных черт научных усилий. Ученые гордятся тем, что могут предсказывать физические реалии на основе входных данных. Поэтому неудивительно, что группа ученых из Нотр-Дама разработала теорию, которую можно использовать для предсказания существования планет-гигантов на окраинах экзопланетной системы. Теория, разработанная Матиасом Хе и Лорен Вайс и размещенная на сервере препринтов arXiv, основана на синтезе двух наборов данных, которые, хотя и созданы путем поиска одних и тех же вещей, работают с ними совершенно по-разному. Исследователи экзопланет используют два основных типа методологии поиска для поиска планет — транзиты и измерения лучевой скорости.
Транзиты вычисляют падение яркости звезды, когда перед ней проходит планета. Телескопы, использующие транзиты, такие как Кеплер, особенно хороши для обнаружения быстро движущихся планет во «внутренней» части экзопланетной системы — обычно потому, что эти планеты быстро движутся перед звездой и могут быть захвачены движущимися перед своим хозяином. звезда несколько раз в наблюдательном окне. Однако они не так хороши в захвате планет с более длительным периодом существования, которые могут существовать за пределами 1 а.е. — экзопланетных эквивалентов Юпитера, Сатурна и остальной части внешней Солнечной системы.
Вот тут-то и появляются измерения радиальной скорости (RV). Такие телескопы, как W.M. Обсерватория Кека, где были проведены некоторые из самых точных измерений RV, намного лучше обнаруживает эти более крупные экзопланеты, поскольку они оказывают гораздо более значительное влияние на свою звезду. Измерения RV подсчитывают, насколько звезда колеблется под воздействием экзопланеты, движущейся вокруг нее. Эта экзопланета не обязательно должна двигаться перед звездой, чтобы этот метод работал — на самом деле, если она движется прямо между звездой и Землей, то метод вообще не работает. Но если он тянет звезду в сторону как часть своей эллиптической орбиты, Кек и другие подобные ему телескопы могут рассчитать расстояние до планеты и ее ожидаемую массу, исходя из того, насколько движется звезда-хозяин.
До недавнего времени наборы данных для обзоров транзитных экзопланет и тех, которые использовали RV, были отдельными, что оставляет заметный пробел в понимании астрономами того, как два метода будут считывать одну и ту же систему. Итак, исследователи из Нотр-Дама разработали обзор гигантских планет Кеплера, который объединил данные Кеплера и Кека для анализа 63 различных экзопланетных систем. Большинство планет в этих системах изначально были обнаружены с помощью транзитов, но около 20 из 177 планет в системах выборки были обнаружены с помощью RV. С помощью своих объединенных наборов данных исследователи изучили потенциальные контрольные маркеры, которые могут указывать на то, что экзопланетная система имеет гигантскую планету дальше. Самые очевидные места, такие как количество внутренних планет и их размер, не дали много результатов. Не было очевидной корреляции между количеством и размером внутренних планет и существованием какой-либо внешней планеты в системе.
Однако была статистически значимая корреляция с менее известным показателем экзопланет — их сложностью разрыва. По сути, сложность разрыва измеряет, насколько пространство между орбитами планет варьируется от одной планеты к другой. В системе с низкой сложностью разрыва планеты будут располагаться очень равномерно, а в системе с высокой сложностью разрыва планеты будут располагаться случайным образом. Исследователи обнаружили, что наличие более высокой сложности разрыва значительно увеличивает вероятность того, что система имеет планету-гигант во внешней части Солнечной системы, которую можно найти методом RV, но не транзитом.
Одним из недостатков этого метода является то, что для правильного расчета сложности разрыва внутренней системы им нужно было проанализировать только системы с тремя внутренними планетами (и, следовательно, как минимум с двумя «промежутками» между орбитами). Это ограничило общее количество систем в образце из 63 систем с этой функцией до четырех. Однако они также обнаружили, что та же логика для сложности разрыва применяется, если вы включаете газовый гигант в расчет сложности, по крайней мере, для систем только с двумя планетами во внутренней части Солнечной системы.
Статистическая значимость действительно является золотым стандартом для доказательства научных теорий, но общий размер выборки, равный четырем, определенно можно улучшить. Синтез данных, такой как работа, проделанная докторами. Он и Вайс — отличное место, чтобы начать собирать больше данных. Таким образом, по мере открытия все большего числа экзопланетных систем будет гораздо больше шансов доказать эту теорию и начать понимать влияние образования планет-гигантов на формирование экзопланетных систем.
