三星系統同樣適宜行星生存?我們找到三體星人的概率增加了

2021-01-07 博科園
博科園：科學科普-天文學類

科學家一度認為行星幾乎不可能在單星以外的恆星系統倖存。但根據一支國際科學家小組進行的新研究，即使環繞雙星或者三星運行，系外行星也能輕易存活。想像一下，天空中出現兩三個太陽，但地球仍舊是一副欣欣向榮的景象。

三星系統行星HD 131399藝術概念圖

迄今為止，科學家只發現不到40顆行星棲身於三星系統，但實際數量可能遠不止此。目前發現的系外行星超過3700顆，雖然每一顆都有自身的獨特特徵，但基本上都有一個共同點——環繞單一一顆恆星運行。研究人員一度認為行星幾乎不可能在單星之外的恆星系統倖存。但根據一項新研究，即使天上有兩三個「太陽」，系外行星也能輕易存活。

雙星系統藝術概念圖，一顆紅矮星，一顆白矮星

南非金山大學科學家弗蘭克·布塞蒂的研究小組確定了雙星和三星系統行星長期倖存機率。雙星系統中兩顆恆星彼此環繞。三星系統下，一顆恆星環繞另外兩顆恆星。研究論文將刊登在《天文學&天體物理學》雜誌上。

單星系統中行星利用母星的引力拖拽處在一個穩定的近圓軌道。如果存在第二顆，甚至第三顆恆星的引力拖拽，行星將遭遇怎樣的命運？布塞蒂指出：「由於恆星和行星間複雜的動力學過程，科學家一度認為雙星和三星系統下的行星不可能擁有穩定軌道。」

環繞雙星運行的行星呈現生機勃勃的景象

在目前3700多顆系外行星中，只有不到40顆棲身三星系統，但布塞蒂等人認為實際數量遠不止此。他們綜合軌道、質量和尺度等因素，創建了24個不同的恆星變量組合。在長達三年的研究中，他們利用這些組合，對雙星和三星系統進行了4.5萬多次電腦模擬。金山大學的查理斯·哈利和法國格勒諾布爾-阿爾卑斯大學的哈維·伯斯特也參與了研究。

超級地球Gliese 667 Cc行星隸屬於一個三星系統

布塞蒂表示：「我們模擬的時間跨度在100萬到1000萬年之間，以確定多星系統能否長期處於穩定狀態。如果在這段時間內一顆行星被逐出系統，說明系統並不穩定。分析結果顯示絕大多數組合擁有足夠穩定的區域，允許行星的存在，很多非常適合行星生存。」

除了預測多星系統的穩定性和行星的存活機率，研究小組還找出了銀河系的潛在「熱區」，即雙星和三星系統可能擁有行星的區域。這一研究成果有助於天文學家搜尋系外行星。

半人馬座比鄰星藝術概念圖

目前證實的棲身三星系統的系外行星數量少得可憐，布塞蒂認為這是因為我們搜尋三星系統的力度不夠。天文學家面臨的一大挑戰是，第二和第三顆恆星的存在會增加亮度，進一步淹沒系外行星的光線，導致天文學家很難觀測到它們的存在。我們的鄰居——半人馬座阿爾發星就是這種情況。最近，凌日系外行星勘測衛星（TESS）發射升空，備受期待的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡也將於2020年發射。在這些觀測設備的幫助下，天文學家將發現更多棲身多星系統的系外行星。

博科園-科學科普｜ 文： 安布爾·喬格森｜ 來自：漫步宇宙/qqtaikong

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