Команда учёных из Вашингтонского университета во главе с Томасом Квинном (Thomas Quinn) выяснила, почему в тесных двойных звёздных системах так редко обнаруживаются планеты. Дело в том, что со временем орбиты, по которым светила движутся вокруг общего центра масс, расширяются. Планеты попадают в зону, где невозможны устойчивые траектории, и улетают прочь из системы. Препринт статьи, принятой к публикации в издании Astrophysical Journal, доступен на сайте arXiv.org.
Человечеству известно уже более 3700 планет. И почти все они обращаются вокруг одиночных светил, хотя последние составляют в Галактике меньшинство. В чём же дело?
Ответ на этот вопрос и искала группа Квинна. Специалисты моделировали поведение подобных систем с помощью суперкомпьютера. При этом они ограничились тесными двойными системами, у которых период обращения звёзд вокруг общего центра масс не превышает десяти земных суток. Хотя это лишь частный случай двойных систем, таких звёзд очень много в Галактике.
Выяснилось, что проблема в области пространства, которую можно назвать зоной неустойчивости. Планета не может находиться к своему двойному солнцу ближе определённого предела. За этой чертой невозможны устойчивые орбиты, и экзопланета, получив гравитационный "пинок", попросту улетает в космические просторы.
"Там есть область, которую вы просто не можете пересечь: если вы попадёте туда, вас выбросит из системы, – объясняет в пресс-релизе университета Дэвид Флеминг (David Fleming), первый автор исследования. – Мы подтвердили это в симуляциях, и многие другие [астрономы] также изучили эту область".
Существование зоны неустойчивости само по себе не новость для специалистов. Но группа Квинна обнаружила, что эта область перемещается со временем, а это может быть губительно для планет.
Как показало моделирование, приливные силы постепенно меняют облик системы. Вращение звёзд вокруг своей оси замедляется, зато увеличиваются в размерах их орбиты. Зона неустойчивости вокруг орбиты перемещается вслед за этим расширением, и в неё попадают планеты, первоначально находившиеся, так сказать, в безопасности.
Более того, иногда "убытие" одной планеты может повлечь за собой разрушение всей системы. Гравитация одного мира влияет на движение всех остальных, так что здесь может сработать принцип домино или, если угодно, карточного домика. Первая планета попала в зону неустойчивости и улетела, вторая в изменившейся гравитационной обстановке тоже лишилась устойчивой орбиты, и так далее.
По самым осторожным оценкам авторов, 87% планетных систем у тесных двойных звёзд со временем теряют хотя бы одну планету. На самом деле речь может идти о 99%, да и одним миром дело зачастую не ограничивается.
Однако некоторые такие системы всё-таки обнаруживают. Не опровергают ли эти открытия построения исследователей? Учёные проверили свои модели на самом экстремальном известном примере. В системе Kepler 47 планета обращается вокруг пары звёзд с периодом всего лишь 7,45 земных дня. Получилось, что эта конкретная система вполне может существовать, так как планета всё ещё находится за пределами зоны неустойчивости.
Означают ли полученные результаты, что охотники за планетами могут ставить жирный крест на тесных двойных системах? Разумеется, нет. Ведь планеты двойного солнца могут находиться так далеко от него, что даже после расширения орбиты не попадут в опасную зону.
Почему же такие миры не обнаруживаются во множестве? Ответ очень прост. Любые методы поиска экзопланет работают тем лучше, чем ближе мир к своей звезде. Вдобавок для того, чтобы уверенно говорить о существовании планеты, нужно пронаблюдать хотя бы несколько её оборотов вокруг светила. А это значит, что массовые открытия миров, у которых "год" близок к земному или превышает его, ждут нас впереди.
К слову, "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) ранее писали о том, что первый известный межзвёздный астероид Оумуамуа тоже, скорее всего, был "выплюнут" двойной системой. А ещё мы рассказывали, что Солнце тоже когда-то могло быть двойной звездой.
