本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
在遙遠世界中雙日同升的景象已成為科幻小說的標誌性畫面,並且很容易被想象成一種鮮明的外星和遙遠的體驗。因此,在雙星系統中探測到一些極端的外行星登上頭條新聞也就不足為奇了。最近,NASA的開普勒任務發現了兩顆行星凌日穿越 開普勒-47 系統 中兩顆恆星表面的確鑿證據。奇特之處在於,這些恆星在行星軌道內部相互繞轉。
在這個系統中,一顆太陽大小的恆星和一顆大約三分之一大小的恆星每 7.45 天繞它們的共同質心旋轉一次,而探測到的兩顆行星的軌道要遠得多,大約需要 50 天和 303 天才能完成一個公轉週期。雖然這不是第一個所謂的環雙星行星系統(在此之前已經知道其他 5 個具有行星凌日的系統,甚至發現了行星大小的物體繞 脈衝星和白矮星對 執行),但它之所以引人注目,是因為它包括已知此類系統中最小的行星(內部的開普勒-47b,大約是地球半徑的 3 倍),並且外部行星位於名義上的“宜居帶”中。它還有助於確立環雙星行星系統確實可以存在的這一事實。
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能夠這樣說並非易事。位於系統中心的成對旋轉恆星為行星的形成及其長期軌道穩定性呈現出棘手的動力學景象。在更寬的雙星配置中,情況會稍微容易一些,在更寬的雙星配置中,恆星可能相距數十或數百個天文單位,而且我們確實在這些地方發現了系外行星——依偎著動力學“天氣”更平靜的一顆或另一顆恆星母星。開普勒-47 的結果表明,行星仍然可以從圍繞兩顆恆星的氣體和塵埃盤中形成,儘管弄清楚這究竟是如何運作的將使天文學家在未來許多年裡忙碌起來。
但是,考慮到圍繞“塔圖因”系統等的喧囂(可悲的是,開普勒-47 宜居帶中的行星可能更像海王星,而不是超級地球),值得停下來問問,究竟有多少系外行星真正存在於環雙星軌道中,或者在其天空中擁有更遙遠的姊妹恆星。
最誠實的答案是我們目前還不確定,但我們確實瞭解一些關於恆星多重性的有趣事物,這些事物為我們提供了一些線索。多年前,普遍的看法是,多達 2/3 的恆星是多重恆星系統、引力雙星、三星等的一部分。但最近的工作表明,情況並非如此,或者至少取決於恆星的型別。 Lada 在 2006 年 的工作重新審視了這個問題,發現對於類太陽恆星(稱為 G 型矮星),多重率確實約為 60%,但對於低質量恆星(M 型矮星),這一比例顯著下降,只有約 25% 擁有軌道伴星。這些低質量恆星實際上比我們這樣的恆星更常見,所有恆星中超過 75% 的質量不到太陽質量的一半。
這些統計資料對於理解自然產生恆星系統的途徑非常重要,但對於行星而言,結果是,在我們星系中所有主序星(氫燃燒)中,無論大小,70% 最終都是單星。在非單星中,似乎只有 相對較小 的百分比(可能小於 10%)位於近距離軌道對中,這些軌道對將成為環雙星行星的合適家園,並擁有好萊塢式的日落。因此,無論你如何看待,天空中有多顆明亮太陽的行星的比例幾乎肯定只佔少數。
我們可能從未以其他方式考慮過,這絕不會削弱這些系統的美麗,但在科學中,最好始終檢查數字。

