Международная группа астрофизиков предложила объяснение загадочной редкости экзопланет, вращающихся вокруг двойных звездных систем. Ключевую роль в исследовании играет общая теория относительности Альберта Эйнштейна.
Статистический парадокс двойных систем
Астрономы подтвердили существование свыше шести тысяч экзопланет в Млечном Пути. Подавляющее большинство из них обнаружено у одиночных звезд, подобных Солнцу. Примерно десять процентов одиночных светил имеют планеты, поэтому ученые ожидали увидеть такую же пропорцию у двойных звездных систем, которых в галактике около трех тысяч.
По словам ученых, число планет, вращающихся вокруг двух звезд, должно было бы исчисляться сотнями, однако подтверждено существование лишь 14 таких объектов. Исследователи решили изучить данный статистический разрыв. Их работа была опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Причем ни одна из этих планет не вращается вокруг тесных двойных систем с периодом обращения звезд менее семи дней. Научный сотрудник программы Миллера в Калифорнийском университете в Беркли Мохаммад Фархат назвал эту область «настоящей пустыней».
Механизм уничтожения
В двойных системах две звезды вращаются друг вокруг друга по эллиптическим орбитам. Планета, попавшая в эту систему, испытывает гравитационное воздействие обоих светил, что вызывает медленное вращение ее орбиты — прецессию. Одновременно орбиты самих звезд также прецессируют, но уже под влиянием общей теории относительности.
По мере того как приливные взаимодействия постепенно сближают звезды, скорость их прецессии возрастает, а прецессия планеты, напротив, замедляется. В момент, когда эти скорости совпадают, возникает резонанс. Орбита планеты начинает сильно вытягиваться: в апоцентре она удаляется от системы, а в перицентре опасно приближается к звездам.
Фархат пояснил, что в такой ситуации возможны два исхода: либо планета подходит слишком близко к двойной системе и разрушается приливными силами или поглощается одной из звезд, либо ее орбита настолько искажается, что планета выбрасывается в межзвездное пространство. Расчеты показывают, что из десяти экзопланет в тесных двойных системах восемь исчезают, причем 75% уничтожения происходит именно по этому сценарию.
Зона нестабильности
Вокруг каждой двойной системы существует область, где планеты не могут существовать из-за хаотических трехчастичных взаимодействий. Формирование планеты на границе этой зоны Фархат сравнил со «склеиванием снежинок во время урагана».
По словам астрономов, что 12 из 14 известных транзитных экзопланет вокруг тесных двойных систем находятся за пределами зоны нестабильности. Ученые полагают, что они мигрировали туда из отдаленных областей.
VK
OK
Telegram
Дзен