Что происходит, когда экзопланеты вращаются вокруг двух звезд одновременно?

Планета может вращаться вокруг двух звезд одновременно, вызывая необычные космические танцы. Какие странные орбиты возможны вокруг двойных звезд?

Существует три различных типа орбиты, на которых планета в двойной звездной системе может оставаться стабильной.

Первый - это внутренняя орбита «спутникового» или S-типа, при которой планета вращается вокруг одной из двух звезд. Астрономы обнаружили около 50 подтвержденных экзопланет на орбитах S-типа, и нам известны две системы, в которых обе двойные звезды имеют собственную планету.

Планета может иметь широкую круговую орбиту вокруг обеих звезд в центре - так называемая внешняя орбита «планетарного» или P-типа.

Оттиск этого художника показывает экзопланету, вращающуюся вокруг двойной звездной системы PSR B1620-26, которая содержит пульсар и белый карлик. Предоставлено: НАСА и Дж. Бэкон (STScI).

Даже теоретически возможно, чтобы планета удерживалась в пределах лагранжевой точки равновесия L4 или L5 , вращаясь вместе с меньшей звездой вокруг более крупной звезды, что сопоставимо с тем, как троянские астероиды находятся в пределах точек Лагранжа Юпитера в нашей Солнечной системе.

Эта третья возможность является особым случаем и считается стабильной только тогда, когда меньшая звезда составляет менее 4% массы большей звезды: например, маленький красный карлик, вращающийся вокруг бело-голубого компаньона класса A.

Но какие именно орбитальные установки двойных звезд и планеты создают стабильные системы?

Астрофизики обсерватории астрофизики и космических наук провели компьютерное моделирование, чтобы выяснить это.

Множественная звездная система AS 205, как видно на большой решетке миллиметрового / субмиллиметрового диапазона Атакамы в Чили. Хотя можно увидеть два диска, нижний правый диск на самом деле разделяют две звезды в двоичной системе. Авторы и права: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), С. Эндрюс и др .; NRAO / AUI / NSF, С. Дагнелло

Они смоделировали более 10 000 возможных систем с разными начальными условиями - варьируя комбинации звездных масс, орбитального расстояния, эксцентриситета и так далее - и проследили эволюционирующую динамику траекторий звезд и планет в течение длительного периода времени (миллиард лет или Больше)

Они считали систему нестабильной, если планета была потеряна: либо в результате падения на одну из двух звезд, либо в результате гравитационного выброса из системы в целом.

На этом изображении показана двойная звездная система, известная как Апеп, где звездные ветры создали клубящееся пылевое облако вокруг двух звезд. Предоставлено: ESO / Callingham et al.

Они также определили край зоны нестабильности - насколько далеко от более крупной звезды вращающаяся по орбите планета S-типа все еще стабильна - и обнаружили, например, что если бы масса звезды-компаньона составляла 10% от массы большей звезды, планета могла бы выжить. широкая орбита, которая доходила почти до середины системы, не отрываясь.

Но Капуццо-Дольчетта и Де Чезаре тоже заметили кое-что очень интересное.

Во многих случаях, когда планета была сорвана со своей устойчивой орбиты вокруг одной звезды, прежде чем полностью выброшена из системы, она сначала некоторое время перемещалась по внешней орбите.

Это заставило их задуматься; Можно ли вывести планету с орбиты S-типа вокруг одной звезды на устойчивый круговой путь P-типа вокруг обеих (или наоборот)?

Когда они провели подсчеты, они обнаружили, что такая возможность, хотя и маловероятная, действительно возможна. Открытие повышает интригующий шанс того, что где-то прямо сейчас есть планета, прыгающая по орбитам.