雙星周圍可能普遍存在外星生命

低質量雙星可能是外星生命的最佳宿主,因為它們的組合能量將宜居區域擴充套件得比單星周圍更遠

圍繞雙星系統執行的行星必須應對不止一顆恆星的壓力。但新的研究表明,在孕育宜居行星方面,緊密的雙星系統可能與單星系統一樣好。低質量的雙星可能是最好的宿主,因為它們的組合能量將宜居區域擴充套件得比單星周圍更遠。

在對各種雙星系統建模後,兩位天文學家確定,質量為太陽 80% 的恆星,如果足夠靠近,就可以允許出現適合孕育宜居行星的條件。

新墨西哥州立大學的本科生喬尼·克拉克在接受《天體生物學雜誌》採訪時表示:“潛在地,雙星系統中可能比單星系統中存在更多生命。” 克拉克與德克薩斯大學埃爾帕索分校的天體物理學家保羅·梅森合作。


支援科學新聞

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過訂閱來支援我們屢獲殊榮的新聞報道。 購買訂閱可以幫助確保關於塑造當今世界的發現和想法的重大故事的未來。


突破界限
低質量恆星的數量是太陽的兩到三倍。它們的龐大數量可能使它們更有可能孕育行星。但它們的較小尺寸也意味著在恆星生命的早期,它們有更多的紫外線輻射,並且在宜居區域有危險的太陽風,這對於維持生命存在的空間至關重要。行星必須非常靠近小型單星才能獲得好處,而這個位置會帶來許多挑戰。這樣的行星更容易被潮汐鎖定,一面永久地朝向它的太陽,並承受任何恆星活動的衝擊。[9 顆可能存在外星生命的系外行星]

但是,當兩顆這樣的恆星緊密配對時,它們的組合能量會擴大宜居區域並使其更大,從而最大限度地減少圍繞低質量恆星執行的行星所面臨的一些威脅。

克拉克說:“我們這裡有更多空間供行星停留。”

然而,並非任何雙星系統都有效。當低質量恆星彼此靠近,每十天或更短時間繞彼此執行一次時,宜居區域會獲得最佳效果。來自兩顆如此緊密結合的恆星的所有型別的輻射將更加穩定,並且圍繞它們執行的行星將類似於圍繞單星執行的行星。

但是,當恆星相距較遠時,行星的軌道更容易不穩定,因為它首先感受到來自一顆恆星的引力,然後感受到來自另一顆恆星的引力。當恆星分佈在一段距離上時,軌道行星的溫度將發生顯著變化。如果間隙足夠大,行星將只圍繞一顆恆星執行,並有可能偶爾進入另一顆恆星的危險區域。

加州理工學院的斯蒂芬·凱恩說:“在雙星系統周圍的許多區域,根本不可能擁有穩定的軌道。” 凱恩研究圍繞雙星執行的行星的宜居區域,他沒有參與克拉克和梅森的研究。

生活條件
行星上的生活條件將因雲層覆蓋而異,雲層既可以幫助行星隔熱,又可以保護它免受紫外線輻射。這樣的雲層覆蓋可以幫助保護行星免受它在首先靠近一顆恆星然後靠近另一顆恆星時所遇到的變化。

凱恩說:“行星表面的溫度如何變化取決於大氣層的特性及其吸收這種通量和溫度變化的能力。”

克拉克和梅森模擬了許多緊密的雙星系統,計算了在恆星生命週期中行星軌道上可能存在的溫度和輻射。他們在一月份的美國天文學會會議上展示了他們的研究結果。在考慮了雲層覆蓋和來自恆星的通量後,他們確定最穩定的情況將來自雙胞胎雙星,即質量大致相同的恆星。在這些恆星中,一對質量為太陽 80% 的恆星將達到克拉克所稱的“最佳點”,儘管一系列雙星和其他特殊組合也將很好地發揮作用。

對於緊密的雙胞胎恆星,“因為它們的質量相似且非常接近,所以它們很可能是在同一時間誕生的,”克拉克說。

這樣的恆星將具有相似的壽命,在大致相同的時間範圍內消亡,但宜居區域比單顆恆星遠 40%。就低質量恆星而言,這樣的週期可能會遠遠超過太陽的壽命,長達 200 億年。

梅森說:“其他小組最近表明,靠近任何型別恆星的行星都會遭受水流失(如金星)和大氣侵蝕,主要發生在恆星生命的早期。即使對於具有磁場保護的行星,也可能發生這些影響。” “緊密雙星的優點在於它們的宜居區域位於更遠的地方。”

塔圖因系統
開普勒-47 提供了一個具有迷人特性的不同系統。著名的“塔圖因”系統不是雙胞胎,而是一顆質量與太陽相當的恆星,另一顆只有三分之一大小。一顆行星在宜居區域內執行,儘管它太大了,不能被認為是生命的良好候選者。最終,較大的恆星將遭受與我們太陽相同的命運,膨脹成一顆巨大的紅巨星,並改變圍繞這對恆星執行的行星的生存能力。較小的恆星將繼續存在,這對於看到其宜居區域發生變化的行星來說是一種微不足道的安慰。不過,在質量較大的恆星的生命週期中,較小的恆星將提供額外的光和熱,這可能對潛在的生命有好處。[2 顆“塔圖因”行星如何繞雙星執行(資訊圖)]

根據克拉克和梅森的說法,由於低質量恆星如此普遍,並且銀河系中的大多數恆星都鎖定在雙星對中,因此找到緊密的低質量雙星的可能性很高。儘管他們警告說他們還沒有執行確切的數字,但梅森說這樣的系統“一點也不罕見”,可能會使這種配對的數量與類太陽單星的數量一樣多。

凱恩說:“我可以想象,一個質量為 0.8 個太陽質量、距離小於十分之一天文單位[地球到太陽的距離]的雙星,在宜居區域內將有許多穩定的軌道可能性。”

版權所有 2013 年SPACE.com,TechMediaNetwork 公司。保留所有權利。未經允許,不得釋出、廣播、改寫或重新分發此材料。

© .