Дивна особливість. Вчені дослідили чому навколо подвійних зірок майже немає планет

Про це пише видання Interesting Engineering.

З понад 6 тисяч підтверджених екзопланет лише 14 обертаються навколо подвійних зірок. Це загадка тривала понад десять років, і ні теорії формування планет, ні обмеження телескопів її не пояснювали.

Читайте также: Google тестує інструмент для перенесення в Gemini діалогів з ChatGPT та інших чат-ботів

Нове дослідження дає відповідь. Вчені з’ясували, що багато таких планет все ж утворюються, але згодом знищуються або викидаються зі своєї системи, коли дві зірки поступово змінюють свої орбіти. Цей процес пояснюється теорією загальної відносності Ейнштейна.

Дослідники звернули увагу на щільні подвійні системи, де зірки обертаються одна навколо одної дуже близько, часто завершуючи оберт менш ніж за сім днів. Це важливо, бо космічні місії NASA Kepler і TESS спостерігали тисячі таких систем.

«Загалом планет навколо подвійних зірок мало, а особливо їх немає біля систем, де зірки обертаються за сім днів або менше», — каже Мохаммад Фархат, перший автор дослідження та постдок UC Berkeley.

Наприклад, телескоп Kepler виявив близько 3 тисяч затемнювальних бінарів — систем, де одна зірка періодично закриває іншу. Астрономи очікували знайти близько 300 планет у таких системах, але з’явилися лише 47 кандидатів, і підтверджено 14.

Що ж відбувається з планетами? У подвійній системі зірки зазвичай трохи різняться за масою та рухаються еліптичними орбітами. Планета відчуває постійно змінний гравітаційний вплив і повільно змінює свою орбіту в просторі — це називається прецесією.

Зірки теж змінюють свої орбіти через прецесію, і коли вони близько, цей ефект посилює теорія відносності. З часом сили тяжіння та взаємодія з матеріалом довкола змушують зірки зближуватися.

Коли орбіти стискаються, швидкість прецесії зірок збільшується, а планети — сповільнюється. Врешті відбувається резонанс: орбіта планети сильно витягується і стає небезпечною. Планета починає підходити дуже близько до зірок або потрапляє у хаотичну область, де гравітація трьох тіл нестабільна.

Читайте также: Внутрішні потоки. Вчені створили 3D-карту прихованого магнітного поля Сонця

«Дві речі можуть статися: планета або руйнується від припливних сил, або її викидає з системи. У будь-якому випадку, планета зникає», — додає Фархат.

Моделювання показує, що цей процес знищує близько 80% планет у щільних бінарних системах. Ті, що вижили, розташовані на безпечній відстані — достатньо близько, щоб їх можна було виявити, але далеко від небезпечної зони.

Дослідження показує, що планети навколо подвійних зірок існують, але багато з них або знищуються, або перебувають занадто далеко для сучасних телескопів.

«Планети там точно є. Просто їх важко виявити сучасними інструментами», — каже Джіхад Тума, один з авторів дослідження та професор фізики в Американському університеті Бейрута.

Це відкриття показує, що загальна відносність важлива не лише у крайніх умовах, а й у звичайних зоряних системах. Майже сто років після того, як відносність пояснила рух Меркурія, вона знову змінює наше розуміння планетарних систем, пояснюючи, чому деякі світи не виживають досить довго, щоб їх побачити.