К субнептунам относятся планеты размером между Землей и Нептуном, которые являются самыми распространенными в Млечном Пути (их имеют 30-50 процентов солнцеподобных звезд). Данные по плотности, которую измеряли на основе показателей масс, полученных разными методами, указывали на существование двух популяций планет этого типа — плотной и менее плотной.
Один из методов называется вариациями времени транзита (англ. transit-timing variation, TTV), который отслеживает изменения во времени, когда планеты проходят на фоне диска родительской звезды. Эти изменения вызваны гравитационными взаимодействиями между планетами. Второй метод заключается в измерении лучевой скорости, возникающей из-за колебаний звезды в присутствии массивного спутника. Планеты, масса которых измерена с помощью TTV, демонстрируют меньшую плотность.
Ученые отобрали планетные системы для статистического анализа, чтобы исключить любые предвзятости в данных. Оказалось, что плотность субнептунов ниже в системах с орбитальными резонансами по сравнению с нерезонансными системами, независимо от метода измерения массы. Орбитальные резонансы возникают, когда орбитальные периоды планет соотносятся между собой как небольшие натуральные числа, например, 1:2 или 2:3.
Основная гипотеза заключается в том, что все планетные системы первоначально формируются в резонансной конфигурации, однако только 5 процентов из них остаются стабильными. Остальные 95 процентов становятся нестабильными, что приводит к столкновениям и слияниям планет, увеличивающим их плотность и перемещающим их на нерезонансные орбиты.
Результаты исследования указывают на то, что в большинстве планетных систем происходят гигантские столкновения, подобные тем, что породили Луну в Солнечной системе.