Идея планеты, вращающейся вокруг двух звёзд, известна каждому поклоннику научной фантастики — она запечатлена в культовом образе Татуина из «Звёздных войн». Однако астрономы давно заметили: в реальной Вселенной такие миры, называемые циркумбинарными экзопланетами, встречаются крайне редко. Новое исследование объясняет эту редкость, связывая её с фундаментальными законами гравитации.
Сколько известно таких планет?
К настоящему моменту в нашей галактике открыто более 6100 экзопланет, вращающихся вокруг одиночных и двойных звёзд. Из них лишь около 47 кандидатур обнаружены вокруг пар звёзд, и примерно 14 подтверждены как циркумбинарные по данным метода транзитов — тех же, который использовали миссии Kepler и TESS для поиска экзопланет.
Это значит, что из тысяч известных планет только единицы фактически обращаются вокруг двух солнц, хотя двойные звёздные системы составляют значительную часть всех систем в Млечном Пути.
Проблема «пустыни» вокруг близких двойных
Учёные особенно отметили одну закономерность: в плотных двойных системах со сравнительно коротким периодом обращения (менее семи дней) вообще не обнаружено циркумбинарных планет.
Этот факт сразу бросается в глаза, потому что падение яркости у затменных двойных звёзд делает возможным обнаружение планет методом транзитов — и теоретически такие миры должны были бы быть заметны, если они там существуют.
Общая теория — и что объясняет недостающие «Татуины»
По мнению двух астрофизиков из Калифорнийского университета в Беркли и Американского университета Бейрута, основной причиной редкости циркумбинарных планет являются эффекты, предсказанные Общей теорией относительности Эйнштейна.
Как это работает
- Двойные звёзды, особенно те, что находятся близко друг к другу, взаимно притягиваются и постепенно сближаются из-за гравитационных взаимодействий с газом, из которого они сформировались, а также приливных эффектов.
- По мере сближения скорость прецессии (вращения оси) их орбиты увеличивается под влиянием эффектов Общей теории относительности.
- Планеты, вращающиеся вокруг такой пары звёзд, тоже испытывают прецессию орбиты, но в противоположном направлении и с другой частотой.
Когда частоты прецессии планеты и у бинарной пары становятся одинаковыми, возникает состояние, известное как резонанс. В этом состоянии орбита планеты начинает сильно вытягиваться (растёт эксцентриситет), что делает её путь нестабильным.
Что происходит с планетой в резонансе
Учёные, моделируя эволюцию таких систем, пришли к следующим выводам:
🔹 Орбита планеты удлиняется — она становится всё более эллиптической.
🔹 В результате точка максимального приближения к звёздам (перигелий) смещается ближе и ближе к стабильной зоне, где три тела — две звезды и планета — могут взаимодействовать.
🔹 В этот момент возможны два исхода:
• планета приближается слишком близко к одной из звёзд и разрушается или поглощается;
• или орбитальное взаимодействие становится таким хаотичным, что планета выбрасывается из системы.
Авторы исследования подсчитали, что около 80 % таких потенциальных циркумбинарных планет вокруг близких пар в конечном счёте теряются именно таким образом — разрушаются или вылетают в межзвёздное пространство.
Это объясняет, почему даже если планеты вокруг двойных звёзд первоначально формируются, они редко сохраняются до наших времён.
Почему это наблюдаемое явление подтверждает теорию
Данные миссий Kepler и TESS, несмотря на обширные наблюдения, не выявили ни одной транзитной циркумбинарной планеты вокруг пары со сроком обращения менее ~7 дней — именно в тех системах, где наиболее вероятно возникновение резонанса, разрушительного для орбит.
Оставшиеся подтверждённые планеты находятся либо в более широких двойных системах, либо чуть дальше от внутренней границы нестабильной зоны, где резонансные эффекты сильнее и риск разрушения ниже.
Это соответствует моделям, которые показывают: только на достаточно больших расстояниях от пары двух звёзд планета может остаться устойчивой достаточно долго, чтобы её можно было наблюдать.
Итоги и значение исследования
- Двойные звёзды распространены в галактике, но миры, обращающиеся вокруг них, чрезвычайно редки по сравнению с одиночными системами.
- Новое исследование связывает это с эффектами Общей теории относительности, которые изменяют динамику орбит в близких двойных системах.
- Когда звёзды сближаются и возрастает скорость прецессии, орбиты планет становятся нестабильными, что приводит к их разрушению или изгнанию из системы.
- Это объясняет, почему из более чем 6000 известных экзопланет только 14 подтверждены на орбитах вокруг двойных пар.
Почему это интересно широкой публике
Хотя образ планеты с двумя закатами солнц из фильмов привлекает внимание миллионов, астрономия показывает, что такие миры — не частое явление в реальной Вселенной. Эта редкость обусловлена фундаментальными физическими механизмами, действующими даже в тех ситуациях, где планеты могли бы формироваться.
Именно взаимодействие орбит, гравитационных сил и релятивистских эффектов определяет, выживет ли мир с двумя солнцами или исчезнет навсегда.
Источники:
Статья создана по материалам UniverseToday.com
