Систематизация экзопланет основывается на совокупности их физических, орбитальных и атмосферных характеристик. С учетом высокой неоднородности обнаруженных планетных систем, классификация экзопланет существенно отличается от принятой в пределах Солнечной системы. Основными критериями классификации являются:
Классификация может быть феноменологической (по наблюдаемым свойствам) или теоретической (по происхождению и внутренней структуре).
Классификация по массе и радиусу отражает внутреннюю структуру и состав планеты. Приняты следующие категории:
Сверхземли (Super-Earths) Масса от ~1 до 10 масс Земли. Радиус варьирует от ~1.2 до 2.0 радиусов Земли. Считается, что такие планеты могут иметь твердую поверхность. Возможна как каменистая структура, так и наличие значительной водной оболочки.
Мини-Нептуны (Mini-Neptunes) Масса ~2–10 масс Земли, радиус ~2–4 радиусов Земли. Обладают плотной атмосферой, часто богаты водородом и гелием, возможно наличие водно-аммиачного океана под атмосферой.
Газовые гиганты (Gas Giants) Масса от 30 масс Земли до нескольких масс Юпитера. Характеризуются значительными атмосферами из водорода и гелия. Разделяются на “горячие юпитеры” (см. ниже) и более холодные аналоги Юпитера.
Коричневые карлики Объекты с массой выше ~13 масс Юпитера, где возможно термоядерное горение дейтерия. Хотя по массе они могут напоминать планеты, по происхождению и физическим процессам ближе к звездам.
Планеты в зоне обитаемости Орбита позволяет жидкой воде существовать на поверхности. Это потенциальные кандидаты на наличие жизни. Температура поверхности зависит от атмосферы, альбедо, плотности и геофизических факторов.
Горячие планеты Расположены очень близко к своей звезде. Температура может превышать 1000–2000 К. Включают в себя горячие юпитеры, горячие нептуны и даже расплавленные каменистые планеты.
Холодные планеты Находятся за пределами снежной линии (границы, за которой водяной лёд может конденсироваться). Обычно представлены ледяными гигантами, потенциальными аналогами Урана и Нептуна.
Горячие юпитеры (Hot Jupiters) Масса близка к массе Юпитера, но период обращения — всего несколько дней. Они находятся на малом расстоянии от звезды (0.01–0.1 а.е.). Вероятно, возникли на внешних орбитах и мигрировали внутрь диска.
Экстремально эксцентричные орбиты Некоторые экзопланеты обладают эксцентриситетом выше 0.5, что говорит о прошлом динамическом взаимодействии — гравитационное рассеяние, пертурбации от других тел, эффекты Лидова — Козаи.
Резонансные планеты Орбитальные периоды находятся в простом числовом отношении (например, 2:1 или 3:2). Это свидетельствует о формировании в протопланетном диске и последующей миграции.
Планеты-странники (free-floating planets) Не связаны с какой-либо звездой. Обнаруживаются по методам гравитационного микролинзирования. Возможно, были выброшены из своей системы после гравитационных взаимодействий.
Каменистые планеты (Terrestrial planets) Высокая плотность (5–8 г/см³), наличие железного ядра, твердой поверхности. Напоминают Меркурий, Венеру, Землю и Марс.
Ледяные планеты Состоят преимущественно из летучих соединений: воды, аммиака, метана. Могут содержать подповерхностные океаны. Плотность в пределах 1.5–2.5 г/см³.
Газовые гиганты Плотность <1.6 г/см³, преобладание водорода и гелия. Возможное наличие каменистого или ледяного ядра.
Планеты с водяным паром В атмосфере детектируются полосы поглощения H₂O. Возможны облака и паровые циклы. Наблюдаются как среди мини-нептунов, так и среди суперземель.
Планеты с облаками натрия и калия В атмосфере горячих планет фиксируются спектральные линии Na и K. Это свидетельствует о высоких температурах и мощных ветрах.
Планеты с признаками фотоиспарения Обнаружено удаление легких компонентов атмосферы из-за интенсивного звездного ультрафиолета. Такие процессы наблюдаются у молодых звездных систем.
Первичные планеты Сохранили значительную долю вещества, аккрецированного из протопланетного диска. Часто массивны, газовые или ледяные.
Вторичные планеты Образовались в результате коллизий или слияний. Возможны планеты со сплошным железным составом (аналогичные Меркурию).
Реликтовые ядра Планеты, у которых вследствие фотоиспарения или столкновений удалена внешняя атмосфера. Осталась плотная каменистая основа — так называемые «оголённые ядра».
Карликовые планеты и сублуны Некоторые объекты занимают промежуточное положение между планетами и спутниками. Возможна классификация на основе гравитационного доминирования и орбитальной динамики.
Экзолуны Пока не подтверждены наблюдательно, но их существование вероятно. Их наличие влияет на движение центра масс системы и может быть зарегистрировано по вариациям транзитного времени.
Планеты в двойных и кратных звёздных системах Делятся на S-тип (орбита вокруг одного компонента) и P-тип (орбита вокруг обоих компонентов). Динамическая стабильность таких орбит зависит от расстояния между звездами и масс.
Текущая классификация остаётся эмпирической и сильно зависит от чувствительности методов наблюдений. Многие планеты имеют лишь ограниченные параметры: масса, радиус и орбитальный период. Без точных данных об атмосфере и составе структура остаётся под вопросом.
Будущие миссии, такие как James Webb Space Telescope, Ariel и крупные наземные обсерватории (ELT, TMT), позволят уточнить химический состав атмосфер и проводить термическое картирование, что сделает классификацию более физически обоснованной.
Кроме того, развитие теоретических моделей планетообразования способствует формированию новой иерархической типологии, которая будет учитывать не только текущие свойства планет, но и их эволюционные пути.