开云体育 接洽揭示塔图因类行星为何萧瑟

一位艺术家刻画的一颗行星（用玄色圆圈暗示）围绕一对恒星运行的画面——即所谓的双星系统。图片来源：好意思国国度航空航天局戈达德天际震动中心

《星球大战》系列的粉丝们确信会铭记阿谁记号性场景——卢克天行者走出他在塔图因星球上叔叔大姨的家，想考我方的改日。他望向远方的地平线，想索着我方是否能离开这颗荒漠的沙漠星球，注释着两颗落日。天然，一些隧谈方针者（比如我我方）会很快指出，卢卡斯的这个观念是模仿了已故的伟大作者弗兰克赫伯特（《沙丘》系列的创作者）。不外，这个场景玄机地评释了为什么塔图因是一颗充满敌意、环境严酷的星球——那边的原住民要么是游牧民，要么是拾荒者，主要产业则是集水农业。

不外，对于星河系中可能存在绕两颗恒星运行的行星这一揣测，并非只存在于科幻规模。起首，双星系统非每每见，约占星河系中系数恒星系统的三分之一到一半。此外，据信星河系中当今的大多数恒星率先齐是成对酿成的，自后因引力互相作用而失去了伴星。不外，在当今已知领有系新手星的繁密恒星中，只消少许数恒星领有绕两颗恒星运行的行星。这就引出了一个问题：在迄今限度已阐明的大齐系新手星中，为何仅有少许数绕双星系统运行？

据加州大学伯克利分校和贝鲁特好意思国大学的两位天体物理学家称，似乎爱因斯坦的广义相对论难辞其咎。加州大学伯克利分校的米勒博士后接洽员穆罕默德法哈特（MohammadFarhat）在贝鲁特好意思国大学物理学培育吉哈德图马（JihadTouma）的协助下主导了这项接洽。他们的接洽效果发表在一项名为《拿获到拱点共振以及围绕互相旋近双星的行星的毁掉》的接洽中，该接洽发表于《天体物理学杂志通信》。

对于绕双星运行的行星最终为何会参加招架定轨谈并从该系统中消失的分步解说。来源：穆罕默德法哈特加州大学伯克利分校

开普勒和TESS任务稳重发现了迄今限度大部分已阐明的系新手星，它们使用凌日法探伤系新手星——即恒星亮度的周期性下落被视为存在轨谈行星的迹象。不外，开普勒在不雅测中还发现了数千颗食双星，这类双星中一对恒星中的一颗会从另一颗前线经过。鉴于已发现10%的单类太阳恒星领有大质料行星，天体裁家预期双星对周围也会有疏导比例的此类行星（约数百颗）。

但是，在双星周围发现的系新手星候选体数目有限，其中被阐明为凌日环双星行星的更是稀稀拉拉。法哈特在加州大学伯克利分校的新闻发布中暗示：

总体而言，环双星行星较为稀缺，而在轨谈周期为7天或更短的双星系统周围则齐备莫得这类行星。绝大多数食双星齐是密近双星，而这类系统恰是咱们最祈望发现凌日系环双星行星的所在。

Farhat和Touma此前曾互助接洽过不同类型恒星系统中行星轨谈的酿成与演化。自后，Touma驱动想考双黑洞和双星的轨谈若何影响其周围行星的轨谈。在接洽系新手星普查数据后，他提议了一种表面，觉得引力以及共轨恒星互相螺旋鸠集的神色大概不错解说邃密双星周围缺失的行星。广义相对论（GR）由阿尔伯特爱因斯坦初次提议，它描摹了大质料物体若何更动其周围时空的曲率。

他的解说文告了多样天文表象，包括水星轨谈近日点的进动。施行上，这意味着水星的椭圆轨谈会唾手艺更动标的，其最接近太阳的点（近日点）会绕着太阳旋转。天然经典牛顿物理学无法解说这种表象，但爱因斯坦的表面准确地瞻望了它。雷同的效应适用于任何互相鸠集绕转的两个天体，比如双星系统。大多数双星系统由两颗质料邻近的恒星构成，它们以椭圆轨谈互相绕转。

天体裁家揣测，这些双星系统在酿成之初相互相距远方，但由于与它们酿成时周围的气体互相作用，经过漫长的岁月，它们会逐渐鸠集。这会激发潮汐互相作用，在数十亿年的手艺里，这种互相作用会进一步松开它们的轨谈，直到它们的公转周期镌汰至一周操纵或更短。当这种情况发生时，两颗恒星距离最近的点（近星点）会进动。对于围绕双星系统运行的行星而言，开云体育官方网站两颗恒星的引力也会导致该行星的轨谈轴进动。

但跟着这一对星系统在轨谈上相互鸠集，它们的进动速率会加多，而行星的进动速率则会放慢。当这两种速率相匹配时（即达到共振），行星的轨谈会大幅拉长，使其在远日点（离恒星最远的点）离得更远，在近日点（离恒星最近的点）离得更近。通过数学和野心计模子，法哈特和图马发现，广义相对论效应会防碍每10颗围绕邃密双星系统运行的系新手星中的8颗，其中75%的行星在这照旧过中会被蹂躏。

这源于双星周围的招架定区域，在该区域中，双星与行星之间的三体互相作用会导致行星丢失。正如他们的野心所示，一朝恒星和行星达到共振气象，系新手星的轨谈就会拉长，其近日点会更鸠集招架定区域。当近星点参加招架定区域时，系新手星要么被流放到该星系的远方区域，要么过于鸠集双星而被吞没。法哈特说：

有两种情况可能发生：要么行星极其接近双星系统，碰到潮汐瓦解，或者被其中一颗恒星吞没；要么它的轨谈被双星显贵扰动，最终被逐出该星系。在这两种情况下，行星齐会消失。行星是由小圭臬的星子互相聚会，从下到上酿成的。但在招架定区域边际酿成行星，就如同在飓风中把雪花粘在全部一样贫寒。

图马补充谈：处于共振气象的行星会发现其轨谈逐渐变形，离心率越来越高，进动速率也越来越快，同期仍与正在收缩的双星轨谈保捏同步。在这个经过中，行星会参加双星周围的招架定区域，在那边，三体效应驱动进展作用，并通过引力撤废该区域的物资。

《星球大战》原版电影中的一个画面，展示了卢克天行者在塔图因星球上不雅看双日落的场景。版权系数：卢卡斯影业20世纪福克斯

由于这种侵略仅在几千万年的手艺内发生，按照天地学挨次来看，这个经过很已而，这就解说了为什么密近双星周围的系新手星超越萧瑟。开普勒和凌日系新手星巡天卫星（TESS）的数据无疑守旧了他们的发现，因为在已阐明的14颗位于双星系统中的系新手星中，莫得一颗位于轨谈周期小于约7天的密近双星周围。此外，其中12颗行星是在系统招架定区域边际除外被发现的，这些行星很可能是挪动往时的，因为在那边行星很难酿成。

这并不虞味着双星系统中不存在同期环绕两颗恒星运转的行星。但那些未被抛射、未因潮汐力瓦解或未被吞吃的行星，可能距离恒星过远，无法通过凌日法探伤到。接洽东谈主员当今正期骗模子来详情广义相对论若何影响超大质料双黑洞周围的恒星团。从更具揣测性的角度来看，他们也在接洽广义相对论是否能部领会说脉冲双星周围行星有数的表象。正如托马所指出的，他们的接洽标明爱因斯坦的翻新性表面对咱们鸠集天地仍然至关要害：

料想的是，在爱因斯坦进行讨论野心近一个世纪后，野心计模拟披露了相对论效应若何幸免了水星在太阳系中出现疲塌式扩散。在这里，咱们不错看到讨论效应正在对行星系统产生防碍作用。广义相对论一方面在镇静一些系统，另一方面又在侵略它们。

BY: Matthew Williams

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