Galaxen är full av planetsystem som skiljer sig mycket från våra. I solsystemet, planeten närmast solen - Merkurius, med en omloppsbana på 88 dagar — är också den minsta. Men NASA:s rymdfarkost Kepler har upptäckt tusentals system fulla av mycket stora planeter – kallade superjordar – i mycket små banor som snurrar runt sin värdstjärna flera gånger var tionde dag.

Nu, forskare kan ha en bättre förståelse för hur sådana planeter bildades.

Ett team av Penn State-ledda astronomer fann att när planeter bildas ur den kaotiska gravitationen, hydrodynamisk – eller, motstånd – och magnetiska krafter och kollisioner i dammiga, gasformig protoplanetskiva som omger en stjärna när ett planetsystem börjar bildas, dessa planeters banor kommer så småningom i synk, får dem att glida – följ ledarstilen – mot stjärnan. Teamets datorsimuleringar resulterar i planetsystem med egenskaper som matchar de faktiska planetsystem som observerats av Kepler-rymdteleskopet av solsystem. Både simuleringar och observationer visar stora, steniga superjordar som kretsar mycket nära sina värdstjärnor, enligt Daniel Carrera, biträdande forskningsprofessor i astronomi vid Penn State's Eberly College of Science.

Han sa att simuleringen är ett steg mot att förstå varför superjordar samlas så nära sina värdstjärnor. Simuleringarna kan också kasta ljus över varför superjordar ofta ligger så nära sin värdstjärna där det inte verkar finnas tillräckligt med fast material i den protoplanetära skivan för att bilda en planet, än mindre en stor planet, enligt forskarna, som rapporterar sina resultat i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society .

"När stjärnor är väldigt unga, de är omgivna av en skiva som mestadels är gas med lite damm – och det damm växer in i planeterna, som jorden och dessa superjordar, " sa Carrera. "Men det speciella pusslet för oss är att den här skivan inte går hela vägen till stjärnan - det finns en hålighet där. Och ändå ser vi dessa planeter närmare stjärnan än kanten på skivan."

Astronomernas datorsimulering visar att, över tid, planeternas och skivans gravitationskrafter låser planeterna i synkroniserade banor – resonans – med varandra. Planeterna börjar sedan migrera unisont, med några som rör sig närmare kanten på skivan. Kombinationen av gasskivan som påverkar de yttre planeterna och gravitationsinteraktionerna mellan de yttre och inre planeterna kan fortsätta att driva de inre planeterna mycket närmare stjärnan, jämnt inuti skivans kant.

"Med de första upptäckterna av Jupiter-storlek exoplaneter som kretsar nära deras värdstjärna, astronomer inspirerades att utveckla flera modeller för hur sådana planeter kunde bildas, inklusive kaotiska interaktioner i flera planetsystem, tidvatteneffekter och migration genom gasskivan, sa Eric Ford, professor i astronomi och astrofysik, chef för Penn State's Center for Exoplanets and Habitable Worlds och Institutet för CyberScience (ICS) fakulteten co-hyra. "Dock, dessa modeller förutsade inte de nyare upptäckterna av planeter i superstorlek av jorden som kretsade så nära deras värdstjärna. Vissa astronomer hade föreslagit att sådana planeter måste ha bildats mycket nära deras nuvarande platser. Vårt arbete är viktigt eftersom det visar hur korta planeter i superjordstorlek kunde ha bildats och migrerat till sina nuvarande platser tack vare den komplexa interaktionen mellan flera planetsystem."

Carrera sa att mer arbete återstår för att bekräfta att teorin är korrekt.

"Vi har visat att det är möjligt för planeter att komma så nära en stjärna i den här simuleringen, men det betyder inte att det är det enda sättet som universum valde att göra dem, ", sa Carrera. "Någon kanske kommer på en annan idé om ett sätt att få planeterna så nära en stjärna. Och, så, nästa steg är att testa idén, revidera det, göra förutsägelser som du kan testa mot observationer."

Framtida forskning kan också utforska varför vårt superjordlösa solsystem skiljer sig från de flesta andra solsystem, Carrera lade till.

"Superjordar i mycket nära banor är den absolut vanligaste typen av exoplanet som vi observerar, och ändå existerar de inte i vårt eget solsystem och det får oss att undra varför, sa Carrera.

Enligt forskarna, de bäst publicerade uppskattningarna tyder på att cirka 30 procent av solliknande stjärnor har några planeter nära värdstjärnan än jorden är för solen. Dock, de noterar att ytterligare planeter kan förbli oupptäckta, speciellt små planeter långt från sin stjärna.