本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
在遥远世界中双日同升的景象已成为科幻小说的标志性画面,并且很容易被想象成一种鲜明的外星和遥远的体验。因此,在双星系统中探测到一些极端的外行星登上头条新闻也就不足为奇了。最近,NASA的开普勒任务发现了两颗行星凌日穿越 开普勒-47 系统 中两颗恒星表面的确凿证据。奇特之处在于,这些恒星在行星轨道内部相互绕转。
在这个系统中,一颗太阳大小的恒星和一颗大约三分之一大小的恒星每 7.45 天绕它们的共同质心旋转一次,而探测到的两颗行星的轨道要远得多,大约需要 50 天和 303 天才能完成一个公转周期。虽然这不是第一个所谓的环双星行星系统(在此之前已经知道其他 5 个具有行星凌日的系统,甚至发现了行星大小的物体绕 脉冲星和白矮星对 运行),但它之所以引人注目,是因为它包括已知此类系统中最小的行星(内部的开普勒-47b,大约是地球半径的 3 倍),并且外部行星位于名义上的“宜居带”中。它还有助于确立环双星行星系统确实可以存在的这一事实。
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能够这样说并非易事。位于系统中心的成对旋转恒星为行星的形成及其长期轨道稳定性呈现出棘手的动力学景象。在更宽的双星配置中,情况会稍微容易一些,在更宽的双星配置中,恒星可能相距数十或数百个天文单位,而且我们确实在这些地方发现了系外行星——依偎着动力学“天气”更平静的一颗或另一颗恒星母星。开普勒-47 的结果表明,行星仍然可以从围绕两颗恒星的气体和尘埃盘中形成,尽管弄清楚这究竟是如何运作的将使天文学家在未来许多年里忙碌起来。
但是,考虑到围绕“塔图因”系统等的喧嚣(可悲的是,开普勒-47 宜居带中的行星可能更像海王星,而不是超级地球),值得停下来问问,究竟有多少系外行星真正存在于环双星轨道中,或者在其天空中拥有更遥远的姊妹恒星。
最诚实的答案是我们目前还不确定,但我们确实了解一些关于恒星多重性的有趣事物,这些事物为我们提供了一些线索。多年前,普遍的看法是,多达 2/3 的恒星是多重恒星系统、引力双星、三星等的一部分。但最近的工作表明,情况并非如此,或者至少取决于恒星的类型。 Lada 在 2006 年 的工作重新审视了这个问题,发现对于类太阳恒星(称为 G 型矮星),多重率确实约为 60%,但对于低质量恒星(M 型矮星),这一比例显着下降,只有约 25% 拥有轨道伴星。这些低质量恒星实际上比我们这样的恒星更常见,所有恒星中超过 75% 的质量不到太阳质量的一半。
这些统计数据对于理解自然产生恒星系统的途径非常重要,但对于行星而言,结果是,在我们星系中所有主序星(氢燃烧)中,无论大小,70% 最终都是单星。在非单星中,似乎只有 相对较小 的百分比(可能小于 10%)位于近距离轨道对中,这些轨道对将成为环双星行星的合适家园,并拥有好莱坞式的日落。因此,无论你如何看待,天空中有多颗明亮太阳的行星的比例几乎肯定只占少数。
我们可能从未以其他方式考虑过,这绝不会削弱这些系统的美丽,但在科学中,最好始终检查数字。