Защо планетите с две слънца са толкова редки

Планетите с две слънца, като известния пустинен свят Татуин от „Междузвездни войни“, пленяват въображението ни. В реалния живот обаче тези т.нар. "циркумбинарни планети" – планети, които орбитират около две звезди едновременно – са изненадващо редки. Астрономите вече са открили убедително обяснение и се оказва, че теорията на Алберт Айнщайн за общата относителност играе централна роля.

През последните две десетилетия астрономите са потвърдили наличието на повече от 6000 екзопланети. Повечето от тях обикалят около единични звезди, въпреки че звездите се раждат толкова често в двойки, колкото и сами.

„Темата на NOVA”: „Отвъд познатото” (ВИДЕО)

Теоретично, стотици циркумбинарни планети би трябвало да бъдат открити от мисии като космическите телескопи „Кеплер“ и „ТЕС“ на НАСА. В действителност са известни само 14 потвърдени планети, които орбитират около две звезди, и никоя от тях не обикаля много близки двойки звезди, които се въртят една около друга за по-малко от седем дни.

Изследователи от Калифорнийския университет в Бъркли и Американския университет в Бейрут смятат, че вече знаят защо. Тяхното изследване показва, че фините, но мощни ефекти, предсказани от общата теория на относителността на Айнщайн, могат да дестабилизират планетите около близките двойни звезди и в крайна сметка да ги изхвърлят от системата.

В повечето двойни системи двете звезди имат леко различна маса и обикалят една около друга по удължени, овални траектории.

Планета, която орбитира около двете звезди, усеща постоянно променящо се гравитационно притегляне, което кара орбитата ѝ бавно да се върти или прецесира – подобно на пумпал, който леко се клати, докато се върти. Този ефект е добре обяснен от законите на гравитацията на Исак Нютон.

Самите звезди обаче също претърпяват орбитална прецесия и тук влиза общата относителност. Докато двете звезди взаимодействат и предизвикват приливи една на друга, орбитата им бавно се свива в продължение на милиарди години. Когато се приближават една към друга, релативистичните ефекти стават по-силни, което води до все по-бърза прецесия на орбитата на звездите.

В същото време прецесията на самата планета се забавя. В крайна сметка скоростта на прецесията на планетата и звездите може да се изравни в нещо като резонанс. Когато това се случи, орбитата на планетата става все по-издължена. В един момент тя се отклонява много далеч, но в друг се приближава опасно близо.

Според водещия автор Мохамад Фархат, това води до драматичен резултат. Планетата или се приближава толкова близо, че бива разкъсана или погълната от една от звездите, или бива изхвърлена напълно извън системата. И в двата случая планетата ефективно бива изтрита.

Този процес помага да се обясни една отдавнашна загадка. Астрономите вече знаеха, че около двойните звезди има „зона на нестабилност“, в която планетите не могат да оцелеят. Това, което ги озадачаваше, беше защо дори планетите, които се намират точно извън тази зона, са толкова редки, особено около близки двойни звезди. Новото проучване показва, че общата относителност естествено изчиства тези системи за относително кратки периоди от време – десетки милиони години – в сравнение с милиардите години, през които живеят звездите.

Разкриха неизвестен досега астрономичен обект - "Облак-9" (СНИМКА)

Откритията обясняват и защо малкото планети около двойни звезди, които виждаме, обикновено обикалят по-далеч от звездите си, където са по-трудни за откриване с настоящите методи. Тези отдалечени планети може да оцелеят, но е малко вероятно да преминат директно пред звездите от наша гледна точка, което е начинът, по който се откриват повечето екзопланети.

Работата подчертава как теорията на Айнщайн, предложена през 1915 г. и известна с това, че обяснява странното движение на орбитата на Меркурий, все още оформя нашето разбиране за Вселената днес. В някои случаи общата относителност носи стабилност. В други, като например около близко разположени двойни звезди, тя тихо, но ефективно унищожава цели планетарни системи.

Накратко, планетите с две слънца може да не са невъзможни, но природата, ръководена от относителността, изглежда решена да ги направи изключително редки.