Различные варианты протопланетных дисков. Слева - "стандартный" вариант, приводящий к образованию газовых гигантов, посередине - аналог Солнечной системы, справа - "стандартный" вариант, приводящий к образованию множества мелких планет

Планеты формируются из околозвездных пылевых дисков. Долгое время астрономы полагали, что после образования планеты продолжают обращаться "на том же месте" - сохраняя постоянную орбиту. Считалось, что небольшие экзопланеты располагаются ближе к звезде, крупные планеты из замерзшего газа обращаются по самым дальним орбитам, а газовые гиганты, подобные Юпитеру, занимают срединное положение. После открытия в 1995 году горячих Юпитеров - газовых гигантов, обращающихся в непосредственной близости от звезды, ученые предположили, что после образования планеты могут мигрировать по своей системе.

Чтобы изучить изменения протопланетных дисков во времени ученые из Университета Гвельфа в Онтарио и из Северо-западного университета в Эванстоне разработали компьютерную модель, которая "рассматривала" различные варианты в зависимости от массы и плотности диска. Всего исследователи изучили 100 возможных сочетаний этих параметров. Минимальная масса диска составляла один процент солнечной массы, максимальная - десять процентов.

Подобные вычисления требует существенных вычислительных мощностей и огромного количества машинного времени. Чтобы обойти это препятствие исследователи "поделили" модельные протопланетные диски на кольца и изучали взаимодействия находящихся в них планет по отдельности. Такая тактика позволила рассчитать эволюцию планетных систем в течение десяти миллионов лет.

Результаты показали, что из протопланетных дисков с большой массой и плотностью обычно образуются два или более газовых гигантов, которые мигрируют по направлению к звезде. Более легкие и менее плотные диски "распадаются" на большее число небольших планет, которые часто сталкиваются друг с другом.

Согласно предсказаниям созданной учеными модели, системы, подобные нашей Солнечной, где гиганты размером с Юпитер находятся на том же расстоянии от звезды, подобной Солнцу, что и "наши" гиганты, образуются в среднем в шести случаях из ста. И только в одном проценте случаев огромные планеты по своим характеристикам напоминали Юпитер или Сатурн. Тем не менее, авторы работы оговаривают, что их результаты нельзя брать за основу для предсказания образования планет во Вселенной. Свойства протопланетных дисков звезд до сих пор изучены относительно слабо.

Выводы ученых подтверждают результаты недавней работы астрономов из США и Великобритании. Исследователи, изучившие более 250 молодых звезд из туманности Ориона, заключили, что планеты, подобные Юпитеру, встречаются, в лучшем случае, у каждой десятой звезды. При этом авторы более раннего исследования, проведенного в Женевской обсерватории, пришли к выводу, что около 30 процентов звезд являются "хозяевами" планет, подобных Земле.