🪐 Редкость планет вокруг двойных звезд объясняется теорией относительности

В нашей галактике возникает странность по мере открытия астрономами экзопланет: планет, вращающихся вокруг пар звезд, подобных Татуину из «Звездных войн», оказывается гораздо меньше, чем ожидалось, по сравнению с теми, которые сопровождают одиночные солнца, даже с учетом трудностей наблюдений.

Эта ситуация бросает вызов исследователям уже несколько лет, поскольку, похоже, ставит под сомнение устоявшиеся астрономические модели. Как мы можем объяснить, что двойные системы содержат так мало планет-компаньонов?

Звездные дуэты, в которых два солнца вращаются вокруг друг друга, тем не менее, распространены в Млечном Пути, и, по оценкам, по крайней мере 10% из них должны содержать экзопланеты. Однако из более чем 6000 подтвержденных на сегодняшний день планет только 14 идентифицированы вокруг таких звездных пар, что представляет собой настоящую головную боль для научного сообщества. Команда из Калифорнийского университета в Беркли и Американского университета в Бейруте выдвигает объяснение, связанное с теория относительности генералАльберт Эйнштейнчто усугубляет трудности наблюдения, присущие системам этого типа (см. главу ниже).

Внутри этих двойных систем две звезды следуют эллиптическим траекториям, подвергая любую сопутствующую планету особенно запутанным гравитационным силам. Эта конфигурация порождает явление, называемое прецессией, когда ориентация орбиты планетарный постепенно вращается с течением времени, влияя на его стабильность.

Одновременно орбиты самих звезд подвержены прецессии, вызванной общей теорией относительности. Когда эти скорости прецессии синхронизируются, возникает резонанс, значительно растягивающий путь планеты. По словам Мохаммеда Фархата, это взаимодействие может дестабилизировать орбиту, приводя либо к разрушению объекта, если он приблизится слишком близко к звездам, либо к его полному выбросу из системы. Таким образом, этот механизм может стать причиной низкого уровнянаблюдение планет в таких средах.

Моделирование показывает, что эти возмущения еще чаще встречаются в тесных двойных системах, где звезды совершают оборот по орбите за неделю или меньше. Однако именно на эти системы нацелены такие миссии, как НАСА «Кеплер» и TESS, которые обнаруживают планеты, наблюдая микрозатмения, вызванные их прохождением перед своей звездой. Следовательно, наблюдаемая редкость могла возникнуть из-за этих динамических нестабильностей, а не из-за фактического отсутствия формирования планет, что вносит погрешность в наши текущие данные.

Вполне возможно, что в Млечном Пути существуют сотни миров, подобных Татуину, но их идентификация остается сложной с помощью методов, используемых сегодня. Будущим исследованиям придется интегрировать эти релятивистские эффекты, чтобы уточнить свои перспективы, потенциально открывая двери для новых открытий в области экзопланет.

Методы обнаружения экзопланет

Охота за экзопланетами в основном опирается на косвенные методы, поскольку эти миры слишком далеки, чтобы их можно было наблюдать напрямую. Транзитный метод является наиболее используемым: он заключается в измерении периодического ослабления блеска звезды, когда перед ней, как тень, проходит планета.

Этот подход широко использовался космическими телескопами, такими как Кеплер и TESS, которые непрерывно наблюдают за тысячами звезд. Однако он оптимально работает для планет, орбиты которых совпадают с нашим лучом зрения, но может быть менее эффективным в двойных системах, где световые сигналы прерываются присутствием двух звезд.

Существуют и другие методы, такие как измерение лучевой скорости, которое фиксирует колебания звезды, вызванные гравитационным притяжением планеты. Он больше подходит для массивных планет или планет, близких к своей звезде. В дуальных системах множественные гравитационные взаимодействия усложняют анализ, что, вероятно, также способствует малому числу подтверждений.

Эти технические ограничения означают, что наш список экзопланет остается неполным, особенно в отношении необычной звездной архитектуры. Разработка новых инструментов и улучшенных алгоритмов могла бы помочь преодолеть эти препятствия, возможно, открыв в будущем большую популяцию планет, развивающихся вокруг двойных солнц.