Obecnie liczba potwierdzonych egzoplanet wynosi 5197 w 3888 systemach planetarnych, a kolejne 8992 kandydatów czeka na potwierdzenie. Większość z nich to szczególnie masywne planety, począwszy od gazowych olbrzymów wielkości Jowisza i Neptuna, które mają promień około 2,5 razy większy od Ziemi.

Inną statystycznie istotną populacją były planety skaliste, które mierzą około 1,4 promienia Ziemi (znane również jako „super-Ziemie”). Stanowi to zagadkę dla astronomów, zwłaszcza jeśli chodzi o egzoplanety odkryte przez czcigodny kosmiczny teleskop Keplera. Spośród ponad 2600 planet odkrytych przez Keplera, istnieje pozorna rzadkość egzoplanet o promieniu około 1,8 razy większym od Ziemi. - którą nazywają „doliną promienia”.

Ilustracja pokazująca niedobór egzoplanet około 1,8 razy większych od Ziemi, które zaobserwowała NASA. Druga tajemnica, znana jako „groszek w strąku”, ma związek z pobliskimi planetami o podobnej wielkości, które można znaleźć w setkach układów planetarnych o harmonijnych orbitach.

W ramach badań prowadzonych w ramach projektu CLEVER (Cycles of Life-Essential Volatile Elements in Rocky Planets) Uniwersytetu Rice, międzynarodowy zespół astrofizyków proponuje nowy model wyjaśniający interakcję sił działających na nowonarodzone planety. To mogłoby wyjaśnić te dwie tajemnice.

Badaniem kierował André Isidoro, walijski doktor habilitowany w finansowanej przez NASA firmie Rice CLEVER Planets. Dołączyli do niego inni badacze CLEVER Planets, Rajdeep Dasgupta i Andrea Isella, Hilke Schlichting z University of California, Los Angeles (UCLA) oraz Christian Zimmermann i Bertram Biesch z Max Planck Institute for Astronomy (MPIA).

Jak opisano w artykule badawczym, który został niedawno opublikowany w Astrophysical Journal Letters, zespół wykorzystał superkomputer do uruchomienia modelu migracji planet, który symulował pierwsze 50 milionów lat rozwoju układu planetarnego. W ich modelu protoplanetarne dyski gazu i pyłu również oddziałują z migrującymi planetami, przyciągając je bliżej swoich gwiazd macierzystych i blokując je w rezonansowych łańcuchach orbitalnych. W ciągu kilku milionów lat dysk protoplanetarny znika, zrywając łańcuchy i powodując niestabilność orbity, co skutkuje kolizją dwóch lub więcej planet. Podczas gdy modele migracji planet były wykorzystywane do badania układów planetarnych, które zachowały rezonanse orbitalne, te odkrycia są pierwszymi dla astronomów.

Ta praca opiera się na wcześniejszych pracach Izidoro i projektu CLEVER Planets. W zeszłym roku wykorzystali model migracji do obliczenia maksymalnego zakłócenia TRAPPIST-1. układ siedmiu planet. W artykule opublikowanym 21 listopada 2021 r. w czasopiśmie Nature Astronomy wykorzystali symulacje N-ciał, aby pokazać, w jaki sposób ten system typu „groszek w strąku” może zachować harmonijną strukturę orbity pomimo kolizji spowodowanych migracją planet. To pozwala im nałożyć ograniczenia na górną granicę kolizji i masę uczestniczących obiektów.

Ich wyniki pokazują, że zderzenia TRAPPIST-1 były porównywalne ze zderzeniami, które stworzyły układ Ziemia-Księżyc. Migracja młodych planet do ich gwiazd powoduje przeludnienie i często prowadzi do katastrofalnych zderzeń, które pozbawiają planety atmosfery bogatej w wodór. To oznacza, że gigantyczne kolizje, jak ta, która rzekomo uformowała nasz Księżyc, są prawdopodobnie powszechnym skutkiem formowania się planet.