同时绕两个太阳运行的行星经常出现在科幻小说中。在现实宇宙中，它们是罕见的。
在已确认的6000多颗系外行星中，只有14个是由两颗恒星形成的轨道系统。这个数字远低于天文学家在考虑成对恒星的数量时所预期的结果。
来自美国加州大学伯克利分校和黎巴嫩贝鲁特美国大学的研究人员于 2025 年 12 月在《天体物理学杂志快报》上发表了一项研究。他们调查了可能导致这种短缺的原因。计算表明，阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论所预测的效应会导致这些行星的轨道随着时间的推移变得不稳定。
轨道进动影响环绕双星世界的稳定性
在双星系统中，两颗恒星相互绕转。围绕两颗恒星旋转的行星会受到两颗恒星的综合引力影响。这种力导致行星轨道的方向缓慢改变，这种现象称为轨道进动。
恒星本身也会发生同样的过程。这种方向的改变部分来自广义相对论。数百万年来，恒星之间的潮汐相互作用导致它们之间的距离逐渐减小。
这种方法改变了恒星围绕彼此旋转的速度。数学和计算机模拟模型表明，广义相对论引起的进动在这种情况下会增强。
其结果是共振增加了行星轨道的偏心率。轨迹变得越来越长。
- 这颗行星可能会被完全从系统中弹出。
- 它可能离其中一颗恒星太近而被潮汐力扰乱。
- 在许多情况下，行星最终会被其中一颗恒星吞噬。
研究人员估计，相对论效应使紧密双星中的十颗行星中约有八颗不稳定。其中，大约 75% 会在此过程中被销毁。
紧密的二元系统形成了明显的不稳定区域
轨道周期为 7 天或更短的双星集中了大部分观测到的食系统。正是在这些情况下，绕双星行星的稀缺性变得更加明显。天文学家将这个区域称为行星沙漠。
已知的 14 颗绕双星行星中有 12 颗的轨道正好超出这个不稳定区域。这表明它们中的许多在更远的地方形成并随后向内迁移。在不稳定边界附近形成一颗行星将是极其困难的。
模型表明，广义相对论和潮汐轨道收缩的结合清除了致密双星附近的区域。设法生存下来的行星的轨道更宽，相对论效应不那么强烈。
发现加强了对多个系统中行星形成的理解
大多数已知的系外行星都是通过凌日速度或径向速度来探测到的。当行星绕单颗恒星运行时，这两种方法效果最佳。双星系统使观测变得复杂，因为两颗恒星产生更复杂的信号。
即便如此，自开普勒望远镜运行的第一年以来，绕双星行星数量较少的现象已经引起了人们的关注。天文学家预计有数百例。相反，他们发现了一小部分。
该研究提供了与观测数据相一致的理论解释。他不排除其他因素，例如检测困难或形成过程不同。但它确实表明，受广义相对论影响的轨道动力学在这些世界的稀有性中发挥着重要作用。
与科幻小说的比较突出了与观察到的现实的对比
像《星球大战》中的塔图因这样的世界激发了一代又一代观众的想法：一颗行星被两个太阳照亮。实际上，宇宙表明这种配置的稳定条件并不常见。
14例确诊病例是有价值的例外。它们使科学家能够在复杂环境中测试行星形成和演化的模型。未来使用更灵敏的望远镜进行的观测可能会揭示，在远离双星的区域是否存在更多的绕双星行星。
这项工作有助于完善对多个系统中可能存在多少可居住或有趣的行星的预期。它还强调了 1915 年的广义相对论对于解释当前的天体物理现象仍然具有重要意义。
这些数字揭示了双星中系外行星的哪些信息
- 总共有超过 6000 颗已确认的系外行星。
- 只有 14 颗同时绕两颗恒星运行。
- 已知的 14 个星体中的大多数位于紧密的双星不稳定区域之外。
- 模型表明 80% 的附近行星会因广义相对论而变得不稳定。
- 大约 75% 不稳定的行星将被摧毁。
这些数据来自开普勒和 TESS 等任务积累的观测结果，并与最近的理论模拟相结合。
寻找双星系统中行星的后续步骤
天文学家计划继续用高精度仪器监测已知的双星。目标是探测更多候选者并确认更远距离的稳定轨道。
类似的研究也指导了对未来太空望远镜数据的解释。了解不稳定的机制有助于区分行星的真实缺失和探测限制。
2025 年 12 月发表的研究为更准确的多个行星系统演化模型铺平了道路。它展示了一个多世纪前预测的微妙力量如何塑造我们今天在宇宙中观察到的现象。
