两个太阳照耀的塔图因:这样的世界有多普遍?

简介:长期以来,围绕一对恒星运行的可居住行星的可能性,一直是天文学家们面临的一个难题。但一项分析表明,在我们的星系中,双太阳落日可能和我们在地球上所知的孤立太阳落日一样普遍,这对我们寻找太阳系以外的生命具有重大意义。


距离地球3340光年的开普勒-47星系中的三颗行星和两颗恒星。

(图片:©NASA /加州理工学院喷气推进实验室/ T。派尔)

保罗·m·萨特是纽约州立大学苏尼石溪分校和弗拉蒂恩研究所 的天体物理学家,同时是《向宇航员和太空电台提问》的主持人和《你在宇宙中的位置》的作者。萨特把这篇文章上传到了Space.com's Expert Voices: Op-Ed Insights.。

我们都知道那个经典场景:卢克·天行者孤独地凝视着他家乡——星球塔图因(Tatooine)的双夕阳。

长久以来,是否存在围绕一对恒星运行的可居住行星,一直是天文学家们面临的一个难题。但一项分析表明,在我们的星系中,双日落可能和我们在地球上所知道的普通日落一样常见,这对我们在太阳系外寻找生命具有重大意义。

双日落

在我们的星系中,有相当一部分恒星具有孪生兄弟(也许是很大的一部分)。在质量最大的恒星群中,有三分之二以上的恒星都有伴星,而在质量谱的另一端,只有三分之一的小红矮星有伴星。但说到寻找地球以外的生命,我们最感兴趣的是类日恒星,对他们来说,一半是独自飞行,另一半是协同飞行。

因此,如果银河系中有一半的类日恒星是成对的,那么这些星系中是否存在类地行星呢?

有一段时间,人们认为多恒星复杂的引力动力会阻止行星的形成。但现在的研究表明,存在两种可能解决前述问题。第一种情况需要双星之间的距离足够远,那么一颗行星就可以安全地围绕其中一颗恒星运行,而不会受到兄弟恒星的引力干扰。在这种情况下,由于另一颗恒星的距离足够远,因此它只是这颗行星夜空中一颗特别明亮的星星。

另一种可能的情况是两颗恒星的轨道非常接近。如果把一颗行星放在离这对行星足够远的轨道上,那么这颗行星(从引力的角度来说)所能看到的只是一颗更大的恒星,所以行星能够正常运行。

虽然目前在这两种情况下科学家都发现了系外行星,但在研究初期人们认为这种情况很少见,也很特别,因此不应该把ET搜索的方向放在双星上,而应该把重点放在更有希望、更有可能存在生命的其他地方。

天文偏见

就像在所有科学中一样,天文学的研究也不能仅仅依靠假设猜想。猜想的结论需要用真实的现实来检验。在这种情况下,假设行星在双星系统中很难形成,所以我们的努力最好花在其他地方。此外,在双星系统中甚至很难找到系外行星。恒星自身复杂的轨道运动使得人们很难分辨出来自行星的微弱影响。仅仅是在一颗恒星周围发现一颗行星就已经是一项相当困难的任务了,所以在大多数关于双星系统的调查中,我们基本上跳过了详细分析。

因为没有花费更多时间在双星系统中寻找行星,所以也没有观测到很多双星系统的行星。这是一个典型的观察偏见:无观测无结果。

直到本世纪,欧洲的盖亚宇宙飞船准确地绘制出了银河系附近数百万颗恒星的位置,两位天文学家才得以在发表在网上预印网站arXiv上的一篇新论文中,统计了之前漏掉的许多系外行星。

与众不同的系统

尽管之前的系外行星搜索试图排除双星系统(因为它们很难分析,而且被认为是没有希望的候选者),但这其实是无法完全避免的。对于具有给定放大率的望远镜来说,两颗足够靠近的恒星将作为一颗出现。在研究中,天文学家发现了300多个多恒星行星系统,之前的天文学家并未观测到它们。

这些数据提供了一个宝贵的信息宝库,它们为我们提供了一个关于围绕多个恒星系统的行星频率的现成样本。结果显示:在双星系统中,行星并不比孤独的行星更常见,这一结果与之前的观点不一致。

然而,这个结论还有更多的细节值得考虑。如果这两颗双星距离很近(中间间隔不到2.5个天文单位),那么在那里找到行星的可能性就很小,这意味着近距离的双星会破坏行星形成过程的稳定性。(一个天文单位是地球到太阳的平均距离,约9300万英里,或1.5亿公里。)

另一方面,距离较远的双星(3至6个天文单位之间)的行星承载能力较强,这意味着它们有某种特殊的物质,有利于而不是阻碍行星的形成。

虽然这项工作还处于初级阶段,但它确实表明,我们应该把对系外行星的搜索范围扩大到双星系统,因为它们可能和任何一颗孤独的恒星一样有生命存在。所以塔图因具有外星文明的真实存在的可能性。

FY: Paul Sutter

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