具有系外行星系统的多颗恒星的可视化。来源：欧空局/C.Carreau
据今日宇宙（安迪·托马威克）：预测是科学努力的标志之一。科学家为能够根据输入预测物理现实而自豪。因此，毫不奇怪，圣母大学的一组科学家开发了一种理论，可以用来预测系外行星系统边缘存在巨大行星。
该理论由Matthias He和Lauren Weiss开发，并发布在arXiv预印服务器上，它基于合成两个数据集，尽管它们是通过寻找相同的东西而创建的，但以非常不同的方式进行。系外行星搜索者使用两种基本类型的搜索方法来寻找行星——凌日和径向速度测量。
凌日计算的是一颗行星从它面前经过时恒星亮度的下降。使用凌日的望远镜，如开普勒，特别擅长于寻找系外行星系统“内部”快速移动的行星——通常是因为这些行星在恒星前面快速移动，可能会在观测窗口中多次在主恒星前面移动。然而，他们不太擅长捕捉可能存在于1 AU以外的长周期行星——相当于木星、土星和外太阳系其他部分的系外行星。
这就是径向速度(RV)测量的来源。像W.M.凯克天文台这样的望远镜，在那里进行了一些最高保真度的RV测量，在探测那些较大的系外行星方面要好得多，因为它们对它们的恒星有更大的影响。RV测量计算当受到围绕恒星运动的系外行星的影响时，恒星抖动的程度。该系外行星不一定要移动到恒星前面，这种方法才能奏效——事实上，如果它直接移动到恒星和地球之间，那么该方法就根本不起作用。但是，如果它将恒星拉向一侧，作为其椭圆轨道的一部分，凯克和其他类似的望远镜可以计算到行星的距离，以及它的预期质量，所有这些都来自宿主恒星的移动量。
直到最近，凌日系外行星调查的数据集和使用RV的数据集是分开的，这在天文学家对这两种方法如何读取同一系统的理解上留下了明显的差距。因此，圣母大学的研究人员开发了开普勒巨行星调查，该调查结合了开普勒和凯克的数据，分析了63个不同的系外行星系统。这些系统中的大多数行星最初是通过凌日发现的，但样本系统中的177颗行星中约有20颗是通过RV发现的。
通过他们的综合数据集，研究人员观察了潜在的指示标记，这些标记可能表明系外行星系统在更远处有一颗巨大的行星。最明显的地方，比如有多少内行星，这些行星有多大，并没有产生很多结果。内行星的数量和大小与系统中任何外行星的存在没有明显的关联。
然而，与一个不太为人所知的系外行星指标——它们的间隙复杂性——有着统计上的显著相关性。基本上，间隙复杂性衡量了行星轨道之间的空间在不同行星之间的差异。具有低间隙复杂性系统将具有非常均匀间隔的行星，而具有高间隙复杂性的系统将具有随机间隔的行星。研究人员发现，更高的间隙复杂性显著增加了一个系统在其外太阳系中拥有一颗巨大行星的可能性——这种行星可以通过RV方法找到，但不能通过凌日找到。
这种方法的一个缺点是，要真正计算内部系统的间隙复杂性，他们只需分析有三个内部行星的系统(因此轨道之间至少有两个“间隙”)。这将63个系统样本中具有此功能的系统总数限制为4个。然而，他们还发现，如果你将气体巨人纳入复杂性计算，至少对于内太阳系中只有两颗行星的系统来说，同样的逻辑也适用于间隙复杂性。
统计显著性的确是证明科学理论的黄金标准——但是四个样本的总量绝对可以改进。数据合成，比如Drs所做的工作，他和Weiss是开始抓取更多数据的绝佳场所。因此，随着越来越多的系外行星系统被发现，将有更多的机会来证明这一理论，并开始了解巨型行星的形成对系外行星系统形成的影响。
