Исследование Раскрывает Причины Редкости Планет Типа Татуина

США - Информационное агентство Эхбари

Исследование Раскрывает Причины Редкости Планет Типа Татуина

Поклонники саги "Звездные войны", несомненно, помнят культовую пустынную планету Татуин, родину Люка Скайуокера, мир, известный своими двумя солнцами. Хотя это кинематографическое видение захватывает воображение, реальность планет, вращающихся вокруг двойных звезд в нашей галактике, встречается гораздо реже, чем можно было бы ожидать. Недавнее новаторское исследование астрофизиков из Калифорнийского университета в Беркли и Американского университета в Бейруте предлагает убедительное объяснение этой космической редкости, возлагая вину ни на кого иного, как на Теорию Общей Относительности Альберта Эйнштейна.

Двойные звездные системы, в которых две звезды вращаются вокруг общего центра масс, на удивление распространены. По текущим оценкам, от трети до половины всех звездных систем в Млечном Пути являются двойными или кратными. Учитывая эту распространенность, астрономы ожидали найти значительное количество экзопланет в этих системах. Однако перепись экзопланет рассказывает другую историю. Из примерно 6100 подтвержденных экзопланет, обнаруженных на сегодняшний день, лишь 14, как известно, вращаются вокруг пар звезд – цифра, которую астрофизики называют "космической пустыней". Это значительное расхождение побудило к глубокому исследованию динамики, управляющей выживанием планет в таких сложных гравитационных условиях.

Пионерское исследование под названием "Захват в резонанс апсид и уничтожение планет вокруг сближающихся двойных систем" было проведено доктором Мохаммадом Фархатом, постдокторантом Миллера в Калифорнийском университете в Беркли, в сотрудничестве с профессором физики Американского университета в Бейруте Джихадом Тума. Их выводы, опубликованные в авторитетном журнале *The Astrophysical Journal Letters*, углубляются в сложные механизмы, которые приводят к нестабильности и окончательному исчезновению планет из двойных звездных систем, особенно тех, которые находятся на близких орбитах.

Значительная часть наших текущих знаний об экзопланетах получена благодаря космическим телескопам, таким как "Кеплер" и "TESS", которые в основном используют метод транзита. Этот метод обнаруживает планеты, наблюдая за незначительным затемнением света звезды, когда планета проходит перед ней. Хотя "Кеплер" каталогизировал около 3000 затменных двойных звезд, количество подтвержденных планет, вращающихся вокруг этих систем, оказалось намного ниже ожиданий. Основываясь на частоте обнаружения массивных планет вокруг звезд, похожих на Солнце (около 10%), астрономы предсказывали сотни планет вокруг двойных пар. Вместо этого было идентифицировано только 47 кандидатов, из которых лишь 14 были в конечном итоге подтверждены как транзитные циркумбинарные планеты.

Фархат подчеркнул суровую реальность: "У вас есть дефицит циркумбинарных планет в целом, и у вас есть абсолютная пустыня вокруг двойных систем с орбитальными периодами семь дней или меньше". Он подчеркнул, что тесные двойные системы, часто наблюдаемые как затменные двойные, – это именно те системы, где планеты наиболее ожидаемы, но они на удивление отсутствуют.

Теоретическая основа, разработанная Фархатом и Тума, опирается на более ранние работы, изучавшие динамику планетарных систем. Профессор Тума начал исследовать гравитационное влияние двойных черных дыр и двойных звезд на орбиты планет более десяти лет назад. Его последующий анализ данных по экзопланетам привел его к теории о том, что гравитационный танец между совместно вращающимися звездами, особенно по мере их сближения по спирали, может быть виновником "пропавших" планет вокруг тесных двойных систем.

Центральное место в их объяснении занимает Теория Общей Относительности (ОТО) Эйнштейна, впервые предложенная в 1915 году. ОТО революционизирует наше понимание гравитации, описывая ее не как силу, а как искривление пространства-времени, вызванное массой и энергией. Эта теория успешно объяснила различные астрономические аномалии, такие как прецессия орбиты Меркурия – явление, которое классическая ньютоновская физика не могла полностью объяснить. Принципы ОТО применимы универсально, в том числе к сложным гравитационным взаимодействиям в двойных звездных системах.

В большинстве двойных систем две звезды сравнимой массы эллиптически вращаются друг вокруг друга. Астрономы предполагают, что эти системы часто формируются с изначально далекими друг от друга звездами, но гравитационные взаимодействия с окружающим газом и пылью во время их формирования могут заставить их постепенно сближаться на протяжении миллиардов лет. Этот процесс вызывает приливные силы, которые еще больше уточняют их орбиты и приближают их друг к другу.

По мере того, как эти звезды сближаются, эффекты, предсказанные Общей Относительностью, становятся все более значительными. Исследование предполагает, что тесные двойные звезды могут войти в состояние, известное как "резонанс апсид". Это происходит, когда скорость прецессии (вращения) эллиптических орбит звезд синхронизируется с их орбитальным периодом. В таком состоянии гравитационные возмущения, испытываемые любой близлежащей планетой, значительно усиливаются. Для планет, вращающихся очень близко к двойным звездам, особенно с короткими орбитальными периодами (менее семи дней), этот резонанс приводит к экстремальной орбитальной нестабильности.

Последствия для этих циркумбинарных планет суровы. Их орбиты становятся настолько хаотичными, что маловероятно, что они останутся стабильными в течение длительного времени. Исследование предполагает, что планеты на таких нестабильных орбитах либо насильственно выбрасываются из системы, либо направляются к одной из звезд-хозяев, чтобы быть поглощенными, либо разрываются мощными приливными силами. Этот динамический процесс эффективно действует как механизм "уничтожения" планет, объясняя, почему небесные "пустыни", наблюдаемые вокруг тесных двойных звезд, настолько глубоки, и почему миры типа Татуина, если они существуют в таких конфигурациях, с трудом могли бы просуществовать.

Это исследование не только предлагает правдоподобное объяснение редкости циркумбинарных планет, но и углубляет наше понимание эволюции звездных систем и глубокого влияния релятивистских эффектов на небесную механику. Оно подчеркивает силу теоретической физики в разгадке тайн космоса.

Информационное агентство Эхбари