Ett internationellt forskarlag under ledning av astrofysikern Lauren Weiss vid Université de Montréal har upptäckt att exoplaneter som kretsar kring samma stjärna tenderar att ha liknande storlekar och ett regelbundet omloppsavstånd. Detta mönster, avslöjat av nya observationer från W. M. Keck-observatoriet av planetsystem som upptäckts av Kepler-teleskopet, skulle kunna tyda på att de flesta planetsystem har en annan bildningshistoria än solsystemet.

Till stor del tack vare NASA Kepler-teleskopet, lanserades 2009, många tusen exoplaneter är nu kända. Detta stora urval gör det möjligt för forskare att inte bara studera enskilda system, men också för att dra slutsatser om planetsystem i allmänhet. Dr. Weiss är en del av California Kepler Survey-teamet, som använde W. M. Keck Observatory på Maunakea på Hawaii, för att erhålla högupplösta spektra av 1305 stjärnor som är värd för 2025 transitplaneter som ursprungligen upptäcktes av Kepler. Från dessa spektra, de mätte exakta storlekar på stjärnorna och deras planeter.

I denna nya analys ledd av Weiss och publicerad i The Astronomical Journal , teamet fokuserade på 909 planeter som tillhör 355 multiplanetsystem. Dessa planeter är oftast belägna mellan 1, 000 och 4, 000 ljusår bort från jorden. Med hjälp av en statistisk analys, teamet hittade två överraskande mönster. De fann att exoplaneter tenderar att vara lika stora som sina grannar. Om en planet är liten, nästa planet runt samma stjärna är mycket troligt också liten, och om en planet är stor, nästa kommer sannolikt att bli stor. De fann också att planeter som kretsar kring samma stjärna tenderar att ha ett regelbundet omloppsavstånd.

"Planeterna i ett system tenderar att vara lika stora och med jämna mellanrum, som ärtor i en balja. Dessa mönster skulle inte uppstå om planetstorlekarna eller avstånden ritades slumpmässigt." förklarar Weiss.

Planeternas liknande storlek och orbitala avstånd har konsekvenser för hur de flesta planetsystem bildas. I klassisk planetbildningsteori, planeter bildas i den protoplanetariska skivan som omger en nybildad stjärna. Planeterna kan bildas i kompakta konfigurationer med liknande storlekar och ett regelbundet omloppsavstånd, på ett sätt som liknar det nyligen observerade mönstret i exoplanetära system. Dock, i vårt solsystem, de inre planeterna har förvånansvärt stora avstånd och olika storlekar. Rikliga bevis i solsystemet tyder på att Jupiter och Saturnus störde vårt systems tidiga struktur, vilket resulterar i de fyra vidsträckta jordplaneter vi har idag. Att planeter i de flesta system fortfarande är lika stora och med jämna mellanrum tyder på att de kanske har varit mestadels ostörda sedan de bildades.

För att testa den hypotesen, Weiss genomför en ny studie vid Keck Observatory för att söka efter Jupiter-analoger runt Keplers multiplanetsystem. Planetsystemen som studerats av Weiss och hennes team har flera planeter ganska nära sin stjärna. På grund av den begränsade varaktigheten av Kepler-uppdraget, lite är känt om vilken typ av planeter, om någon, existerar på större orbitala avstånd runt dessa system. De hoppas kunna testa hur närvaron eller frånvaron av Jupiterliknande planeter på stora omloppsavstånd relaterar till mönster i de inre planetsystemen.

Oavsett deras yttre befolkning, likheten mellan planeter i de inre områdena av extrasolära system kräver en förklaring. Om den avgörande faktorn för planetstorlekar kan identifieras, det kan hjälpa till att avgöra vilka stjärnor som sannolikt har jordlevande planeter som är lämpliga för liv.

Artikeln "The California-Kepler Survey V. Peas in a Pod:Planets in a Kepler Multi-planet System are Similar in Size and Regularly Spaced" publiceras i The Astronomisk tidskrift .