Люк Скайуокер расстроится. Физики доказали, что планеты вроде Татуина — огромная редкость

Общая теория относительности Эйнштейна помогла объяснить, почему планеты вокруг двойных звезд встречаются так редко. Новое исследование показывает, что в таких системах релятивистские эффекты со временем могут приводить к гибели планет или их выбросу из системы.

Речь о циркумбинарных экзопланетах — тех, что обращаются вокруг пары звезд, как планета Татуин из оригинальных «Звездных войн». Несмотря на то, что астрономы обнаружили уже более 6000 экзопланет, таких необычных миров среди них крайне мало, и ученые долго не могли понять, почему.

По идее, двойные звезды не должны заметно уступать одиночным в способности формировать крупные планеты: около 10% одиночных звезд имеют такие объекты. Проблема, похоже, не в формировании, а в удержании — планеты в двойных системах часто оказываются нестабильными на больших временах.

За время работы телескоп Kepler обнаружил около 3000 двойных звездных систем. Но среди них астрономы смогли найти лишь 47 кандидатов в циркумбинарные планеты транзитным методом, и только 14 объектов были подтверждены. Особенно поразительно, что вокруг тесных двойных систем с орбитальным периодом семь дней или меньше таких планет вообще не найдено — настоящая пустыня.

Мохаммад Фархат из Калифорнийского университета в Беркли и его коллега Джихад Тума из Американского университета Бейрута решили выяснить, связана ли эта нехватка с ограничениями наших методов обнаружения или же есть более фундаментальная причина. Они обратились к общей теории относительности и провели математический анализ релятивистских эффектов в двойных системах.

Результаты оказались показательными. В двойных системах звезды медленно сближаются на протяжении десятков миллионов лет, а их орбитальные параметры постепенно меняются. Когда в эту динамику вовлекается планета или даже зачаток планеты, ее орбита может вытягиваться в тонкий овал, и разница между минимальным и максимальным расстоянием до звезд становится все более экстремальной.

Со временем планета попадает в зону нестабильности вокруг двойной системы, где начинают доминировать эффекты взаимодействия трех тел, которые гравитационно «очищают» эту область. В итоге возможны два сценария: либо планета подлетает слишком близко к звездам и разрушается, либо уходит слишком далеко и покидает систему навсегда. В обоих случаях планета исчезает из наблюдаемой картины.

Впрочем, нельзя исключать и того, что наши методы поиска экзопланет пока недостаточно чувствительны к таким мирам. Но если предположить, что неоткрытые двойники Татуина существуют, новый анализ объясняет, почему их так трудно находить. Те 14 циркумбинарных экзопланет, о которых мы знаем, действительно можно считать редкой удачей.

Теперь Фархат и Тума задумываются, не помогут ли похожие принципы объяснить и другие загадочные явления. Возможно, тот же подход прояснит поведение звезд вблизи двойных сверхмассивных черных дыр или пульсаров.