Обитаемость двойных звездных систем - Habitability of binary star systems

Схема двойной звездной системы с одной планетой на орбите S-типа и одной на орбите P-типа.

Планеты в двойная звезда системы могут быть кандидатами на поддержку внеземная жизнь.[1] Обитаемость двойных звездных систем определяется многими факторами из множества источников.[2] Типичные оценки часто предполагают, что 50% или более всех звездные системы находятся двоичные системы. Отчасти это может быть связано с систематической ошибкой выборки, поскольку массивные и яркие звезды обычно находятся в двойных системах, и их легче всего наблюдать и каталогизировать; более точный анализ показал, что более распространенные более слабые звезды обычно являются сингулярными, и поэтому до двух третей всех звездных систем являются одиночными.[3]

Расстояние между звездами в двойной системе может составлять менее одного астрономическая единица (а.е., «среднее» расстояние от Земли до Солнца) до нескольких сотен а.е. В последних случаях гравитационные эффекты будут незначительны на планете, вращающейся вокруг подходящей звезды, и потенциал обитаемости не будет нарушен, если орбита не будет сильно эксцентричной (см. Немезида, Например). В действительности, некоторые орбитальные диапазоны невозможны по динамическим причинам (планета могла бы быть изгнана со своей орбиты относительно быстро, либо полностью выброшенная из системы, либо переведенная на более внутренний или внешний орбитальный диапазон), в то время как другие орбиты представляют серьезные проблемы для возможного биосферы из-за вероятных экстремальных колебаний температуры поверхности на разных участках орбиты. Если расстояние значительно близко к расстоянию до планеты, стабильная орбита может оказаться невозможной.

Считается, что планеты, вращающиеся вокруг одной звезды в двойной паре, имеют орбиты "S-типа", тогда как планеты, вращающиеся вокруг обеих звезд, имеют орбиты "P-типа" или "круговой орбиты. Подсчитано, что 50–60% двойных звезд способны поддерживать обитаемые планеты земной группы в пределах стабильных орбитальных диапазонов.[4]

Некомбинированная планета (S-тип)

В не-околоземные планеты, если расстояние от планеты до своей главной звезды превышает примерно одну пятую от ближайшего сближения другой звезды, орбитальная стабильность не гарантируется.[5] Могут ли планеты формироваться в двойных системах долгое время было неясно, учитывая, что гравитационные силы могут мешать формированию планет. Теоретическая работа Алан Босс на Институт Карнеги показал, что газовые гиганты могут образовываться вокруг звезд в двойных системах так же, как вокруг одиночных звезд.[6]

Исследования Альфа Центавра, ближайшая к Солнцу звездная система, предполагает, что двойные системы не нужно сбрасывать со счетов при поиске обитаемых планет. Центавриане A и B имеют расстояние 11 а.е. при наибольшем приближении (в среднем 23 а.е.), и оба имеют устойчивые жилые зоны.[2][7] Исследование долгосрочной орбитальной стабильности смоделированных планет внутри системы показывает, что планеты в пределах примерно трех а.е. от любой звезды могут оставаться стабильными (т. Е. большая полуось отклонение менее 5%). Жилая зона Альфы Центавра A простирается, по консервативным оценкам, с 1,37 до 1,76 а.[2] Альфа Центавра B - от 0,77 до 1,14 а.е.[2]- в обоих случаях в пределах стабильной области.[8]

Круговая планета (P-Type)

Для кругосветная планета, орбитальная стабильность гарантируется только в том случае, если расстояние от планеты до звезд значительно больше, чем расстояние от звезды до звезды.

Минимальное стабильное расстояние между звездой и околопланетой примерно в 2–4 раза больше расстояния между двойной звездой, или орбитальный период примерно в 3–8 раз больше двоичного периода. Было обнаружено, что самые внутренние планеты во всех околоземных системах Кеплера вращаются вокруг этого радиуса. На планетах есть полуглавные оси которые лежат между 1,09 и 1,46 раза этого критического радиуса. Причина могла быть в том, что миграция может стать неэффективным вблизи критического радиуса, оставляя планеты за пределами этого радиуса.[9]

Например, Кеплер-47с это газовый гигант в круговой жилой зоне Кеплер-47 система.

Если планеты земного типа образуются или мигрируют в околоземную обитаемую зону, они способны поддерживать жидкую воду на своей поверхности, несмотря на динамическое и радиационное взаимодействие с двойной звездой.[10]

Пределы устойчивости орбит S-типа и P-типа в двойных, а также тройных звездных системах были установлены в зависимости от орбитальных характеристик звезд как для прямого, так и для ретроградного движения звезд и планет.[11]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Татуинские планеты размером с Землю могут быть пригодными для жизни" (Пресс-релиз). НАСА Лаборатория реактивного движения, Калифорнийский технологический институт. Апрель 2017 г.
  2. ^ а б c d Эггл, С. (2018). Обитаемость планет в двойных звездных системах. Справочник экзопланет. Springer. С. 1–27. Bibcode:2017haex.bookE..61E. Дои:10.1007/978-3-319-30648-3_61-1. ISBN  978-3-319-30648-3.
  3. ^ "Большинство звезд Млечного Пути одиночные" (Пресс-релиз). Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики. 30 января 2006 г. Архивировано с оригинал на 2007-08-13. Получено 2007-06-05.
  4. ^ Элиза В. Кинтана, Джек Дж. Лиссауэр (2007). "Формирование планет земной группы в двойных звездных системах". Экстремальные солнечные системы. 398: 201. arXiv:0705.3444. Bibcode:2008ASPC..398..201Q.
  5. ^ «Звезды и обитаемые планеты». www.solstation.com. Компания Sol. Получено 2007-06-05.
  6. ^ «Планетарные системы могут быть от двойных звезд» (Пресс-релиз). Институт Карнеги. Январь 2006 г. Архивировано с оригинал на 2011-05-15. Получено 2007-06-05.
  7. ^ Eggl, S .; Haghighipour, N .; Пилат-Лохингер, Э. (2013). «Обнаруживаемость планет земного типа в околозвездных обитаемых зонах двойных звездных систем с солнечными компонентами». Астрофизический журнал. 764 (2): 130. arXiv:1212.4884. Bibcode:2013ApJ ... 764..130E. Дои:10.1088 / 0004-637X / 764/2/130.
  8. ^ Wiegert, Paul A .; Холман, Мэтт Дж. (Апрель 1997 г.). «Стабильность планет в системе Альфа Центавра». Астрономический журнал. 113 (4): 1445–1450. arXiv:Astro-ph / 9609106. Bibcode:1997AJ .... 113.1445W. Дои:10.1086/118360.
  9. ^ Недавние результаты Кеплера о круговых планетах, Уильям Ф. Уэлш, Джером А. Орос, Джошуа А. Картер, Дэниел К. Фабрики (отправлено 28 августа 2013 г.)
  10. ^ Попп, М .; Эггл, С. (2017). «Вариации климата на окружающих Землю планетах». Nature Communications. 8: 14957. Bibcode:2017НатКо ... 814957P. Дои:10.1038 / ncomms14957. ЧВК  5384241. PMID  28382929.
  11. ^ Бузетти, Франко; Беуст, Эрве; Харли, Чарис (2018). Устойчивость планет в тройных звездных системах. Астрономия и астрофизика, 619, А91.