La galassia è disseminata di sistemi planetari molto diversi dai nostri. Nel sistema solare, il pianeta più vicino al Sole:Mercurio, con un'orbita di 88 giorni, è anche il più piccolo. Ma la navicella spaziale Kepler della NASA ha scoperto migliaia di sistemi pieni di pianeti molto grandi, chiamati super-Terre, in orbite molto piccole che sfrecciano attorno alla loro stella ospite diverse volte ogni 10 giorni.

Ora, i ricercatori potrebbero avere una migliore comprensione di come si siano formati tali pianeti.

Un team di astronomi guidati dalla Penn State ha scoperto che quando i pianeti si formano dal caos caotico dell'attività gravitazionale, idrodinamico—o, trascinamento e forze magnetiche e collisioni all'interno del polveroso, disco protoplanetario gassoso che circonda una stella quando un sistema planetario inizia a formarsi, le orbite di questi pianeti alla fine si sincronizzano, facendoli scivolare, seguendo lo stile del leader, verso la stella. Le simulazioni al computer del team producono sistemi planetari con proprietà che corrispondono a quelle dei sistemi planetari effettivi osservati dal telescopio spaziale Kepler dei sistemi solari. Sia le simulazioni che le osservazioni mostrano grandi super-Terre rocciose orbitanti molto vicine alle stelle che le ospitano, secondo Daniel Carrera, assistente professore di astronomia presso l'Eberly College of Science di Penn State.

Ha detto che la simulazione è un passo verso la comprensione del motivo per cui le super-Terre si raccolgono così vicino alle loro stelle ospiti. Le simulazioni possono anche far luce sul motivo per cui le super-Terre si trovano spesso così vicine alla loro stella ospite dove non sembra esserci abbastanza materiale solido nel disco protoplanetario per formare un pianeta, figuriamoci un grande pianeta, secondo i ricercatori, che riportano i loro risultati nel Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .

"Quando le stelle sono molto giovani, sono circondati da un disco che è principalmente gas con un po' di polvere, e quella polvere cresce nei pianeti, come la terra e queste super-Terre, " disse Carrera. "Ma il particolare enigma per noi è che questo disco non va fino in fondo alla stella:c'è una cavità lì. Eppure vediamo questi pianeti più vicini alla stella rispetto al bordo di quel disco".

La simulazione al computer degli astronomi mostra che, col tempo, le forze gravitazionali dei pianeti e del disco bloccano i pianeti in orbite sincronizzate - risonanza - tra loro. I pianeti iniziano quindi a migrare all'unisono, con alcuni che si avvicinano al bordo del disco. La combinazione del disco di gas che colpisce i pianeti esterni e le interazioni gravitazionali tra i pianeti esterni e interni può continuare a spingere i pianeti interni molto più vicino alla stella, anche internamente al bordo del disco.

"Con le prime scoperte di esopianeti delle dimensioni di Giove che orbitano vicino alla loro stella ospite, gli astronomi sono stati ispirati a sviluppare più modelli su come potrebbero formarsi tali pianeti, comprese le interazioni caotiche in più sistemi planetari, effetti di marea e migrazione attraverso il disco di gas, "ha detto Eric Ford, professore di astronomia e astrofisica, direttore del Center for Exoplanets and Habitable Worlds e Institute for CyberScience (ICS) della Penn State, co-assunzione di facoltà. "Però, questi modelli non prevedevano le scoperte più recenti di pianeti di dimensioni super-Terra orbitanti così vicini alla loro stella ospite. Alcuni astronomi avevano suggerito che tali pianeti dovessero essersi formati molto vicino alle loro posizioni attuali. Il nostro lavoro è importante perché dimostra come i pianeti di breve durata delle dimensioni della super-Terra potrebbero essersi formati e migrati nelle loro posizioni attuali grazie alle complesse interazioni di più sistemi planetari".

Carrera ha affermato che resta ancora del lavoro per confermare che la teoria sia corretta.

"Abbiamo dimostrato che è possibile che i pianeti si avvicinino così tanto a una stella in questa simulazione, ma non significa che sia l'unico modo in cui l'universo ha scelto di farli, " disse Carrera. "Qualcuno potrebbe avere un'idea diversa di un modo per avvicinare i pianeti a una stella. E, così, il passo successivo è testare l'idea, rivedilo, fare previsioni che è possibile verificare rispetto alle osservazioni."

La ricerca futura potrebbe anche esplorare il motivo per cui il nostro sistema solare super-senza Terra è diverso dalla maggior parte degli altri sistemi solari, Carrera ha aggiunto.

"Le super-Terre in orbite molto vicine sono di gran lunga il tipo più comune di esopianeta che osserviamo, eppure non esistono nel nostro sistema solare e questo ci fa chiedere perché, " disse Carrera.

Secondo i ricercatori, le migliori stime pubblicate suggeriscono che circa il 30 percento delle stelle simili al solare ha alcuni pianeti vicini alla stella ospite rispetto alla Terra rispetto al Sole. Però, notano che altri pianeti potrebbero non essere rilevati, soprattutto piccoli pianeti lontani dalla loro stella.