We leven echt in een geweldige tijd voor exoplaneetonderzoek. Nog recenter zijn directe beelden begonnen op te schieten, evenals de eerste spectra van de atmosfeer van dergelijke planeten. Er komen zoveel gegevens beschikbaar dat astronomen zelfs zijn begonnen conclusies te trekken over hoe deze extra zonneplaneten zich hadden kunnen vormen.
Over het algemeen zijn er twee methoden waarmee planeten kunnen worden gevormd. De eerste is via coaccretie waarbij de ster en de planeet onafhankelijk van elkaar zouden ontstaan als gevolg van de zwaartekracht, maar zo dicht bij elkaar dat hun onderlinge zwaartekracht hen in een baan om elkaar bindt. De tweede, de methode waarmee ons zonnestelsel is gevormd, is de schijfmethode. Hierbij stort materiaal van een dunne schijf rond een proto-ster in elkaar om een planeet te vormen. Elk van deze processen heeft een andere set parameters die sporen kunnen achterlaten waardoor astronomen kunnen ontdekken welke methode dominant is. Een nieuw artikel van Helmut Abt van Kitt Peak National Observatory kijkt naar deze kenmerken en stelt vast dat ons zonnestelsel op basis van onze huidige bemonstering van exoplaneten een vreemde eend in de bijt kan zijn.
De eerste parameter die de twee vormingsmethoden onderscheidt, is die van excentriciteit. Om een basislijn voor vergelijking vast te stellen, heeft Abt eerst de verdeling van excentriciteiten voor 188 dubbelsterren in de hoofdreeks uitgezet en die vergeleken met hetzelfde type plot voor het enige bekende systeem dat zich via de schijfmethode (ons zonnestelsel) heeft gevormd. Hieruit bleek dat, terwijl de meeste sterren banen hebben met een lage excentriciteit, dit percentage langzaam afneemt naarmate de excentriciteit toeneemt. In ons zonnestelsel, waarin slechts één planeet (Mercurius) een excentriciteit groter dan 0,2 heeft, valt de verdeling veel steiler af. Toen Abt de verdeling construeerde voor de 379 planeten met bekende excentriciteit, was deze bijna identiek aan die voor dubbelsterren.
Een soortgelijk plot is gemaakt voor de semi-hoofdas van dubbelsterren en ons zonnestelsel. Nogmaals, toen dit werd uitgezet voor de bekende extra zonneplaneten, was de verdeling vergelijkbaar met die van dubbelstersystemen.
Abt inspecteerde ook de configuratie van de systemen. Stersystemen met drie sterren bevatten over het algemeen een paar sterren in een strakke binaire baan met een derde in een veel grotere baan. Door de verhoudingen van dergelijke banen te vergelijken, kwantificeerde Abt de orbitale afstand. In plaats van simpelweg te vergelijken met het zonnestelsel, overwoog hij echter de analoge situatie van de vorming van sterren rond de centrale massa van de melkweg en bouwde hij op deze manier een vergelijkbare verdeling. In dit geval waren de resultaten dubbelzinnig; Beide vormen van vorming leverden vergelijkbare resultaten op.
Ten slotte hield Abt rekening met het aantal zware elementen in het massievere lichaam. Het is algemeen bekend dat de meeste planeten buiten de zon worden gevonden rond metaalrijke sterren. Hoewel er geen reden is waarom planeten zich vormen op een schijf kon niet worden gevormd rond sterren met een hoge massa, met een metaalrijke wolk waaruit sterren en planeten kunnen worden gevormd is een vereiste voor het coaccretiemodel omdat het de neiging heeft het instortingsproces te versnellen, waardoor gigantische planeten zich volledig kunnen vormen voordat de wolk verdween toen de ster actief werd. Het feit dat de overgrote meerderheid van de planeten buiten de zon rond metaalrijke sterren bestaat, bevordert dus de coaccretiehypothese.
Alles bij elkaar levert dit vier tests op voor formatiemodellen. In elk geval suggereren de huidige waarnemingen dat de meerderheid van de tot nu toe ontdekte planeten is gevormd uit coaccretie en niet in een schijf. Abt merkt echter op dat dit hoogstwaarschijnlijk het gevolg is van statistische vertekeningen die worden opgelegd door de gevoeligheidslimieten van huidige instrumenten. Zoals hij opmerkt, hebben astronomen 'nog niet de gevoeligheid van de radiale snelheid om schijfsystemen zoals het zonnestelsel te detecteren, behalve enkele grote planeten, zoals Jupiter op 5 AU.' Als zodanig zal deze visie waarschijnlijk veranderen naarmate er nieuwe generaties instrumenten beschikbaar komen. Naarmate instrumenten verbeteren tot het punt dat driedimensionale kartering beschikbaar komt en orbitale hellingen direct kunnen worden waargenomen, zullen astronomen nog een test kunnen toevoegen om de vormingswijzen te bepalen.
EDIT: Na wat verwarring en discussie in de commentaren, wilde ik nog een opmerking toevoegen. Houd er rekening mee dat dit alleen de gemiddelde van alle systemen momenteel bekend dat lijkt op samengevoegde systemen. Hoewel er ongetwijfeld enkele zijn die wel uit schijven zijn gevormd, zorgt hun zeldzaamheid in de huidige gegevens ervoor dat ze niet opvallen. Zeker weten we bij minst één systeem dat een sterke test voor de schijfmethode doorstaat. Deze recente ontdekking door Kepler, waarin drie planeten zijn waargenomen die hun gastster passeren, toont aan dat al deze planeten moet liggen in een schijf die niet voldoet aan de verwachtingen van onafhankelijke condensatie. Naarmate er meer van dit soort systemen worden ontdekt, verwachten we dat de verdelingen van de hierboven beschreven tests bimodaal zullen worden, met componenten die overeenkomen met elke formatiehypothese.
