短周期二进制系统如何抛出轨道世界

日期:2018-05-15 人气:6

这位艺术家的概念展示了开普勒-16b,这是第一颗以两颗恒星轨道而闻名的行星 - 所谓的circumbinary行星。美国宇航局的开普勒任务发现了可以在前景中看到的这颗行星。来自华盛顿大学的新研究表明,由于主星的进化,某些发射周期的双星系统会抛出循环行星.NASA / JPL-Caltech / T。派尔

根据华盛顿大学的最新研究,行星围绕着“短周期”双星或轨道锁定在紧密轨道上的恒星,可能会因为主星的进化而被抛射到太空中。

这些发现有助于解释为什么天文学家已经发现了几个circumbinary行星 - 哪个轨道恒星相互围绕轨道 - 尽管观测到成千上万的短期双星,或者轨道周期为10天或更短的恒星。

这也意味着这种双星系统是一个不好的地方,可以将未来的地基和太空望远镜瞄准可居住的行星和超越地球的生命。

有几种不同类型的双星,如视觉和光谱双星,以天文学家能够观察它们的方式命名。在天体物理学杂志上接受发表的一篇论文中,主要作者David Fleming是UW天文博士生,他研究食双星,或者那些轨道平面非常接近视线的地方,两颗恒星在彼此前面相交。弗莱明将于4月15日至19日在动力天文学会会议上介绍该论文。

当双星彼此之间的食谱密切相互围绕时,在约10天或更短的时间内,Fleming和合着者想知道,潮汐 - 各自对彼此施加的引力 - 对恒星系统有“动态后果”吗?

“这实际上是我们发现的”使用计算机模拟,弗莱明说。 “潮汐力将角动量从恒星旋转运动到轨道。它们减缓恒星旋转,扩大轨道周期。“

这种角动量的转移不仅使轨道扩大,而且使其环绕,从偏心或足球形变成完美的圆。在很长的时间尺度上,两颗恒星的旋转也会变得同步,因为月球与地球一起,每颗恒星都与另一颗相同。

宇宙膨胀的恒星轨道“吞没原本安全的行星,然后它们不再安全 - 并且它们被抛出系统,”大学天文学助理教授Rory Barnes说,他是该论文的合着者之一。以这种方式抛出一颗行星可能会扰乱其他轨道世界的轨道,形成一种层叠效应,最终将它们从系统中排出。

让循环行星变得更加困难的是天文学家称之为由两颗恒星的竞争性引力引起的“不稳定区域”。

“有一个地区,你不能跨越 - 如果你去那里,你会从系统中弹出,”弗莱明说。 “我们已经在模拟中证实了这一点,其他许多人也对该地区进行了研究。”

这被称为“动态稳定极限”。它随着恒星轨道的增加而向外移动,包围行星并使其轨道不稳定,并最终将它们从系统中抛出。

弗莱明说,多年来被其他人发现的这种二元系统的另一个令人感兴趣的特征是,行星趋向于在这个稳定极限之外的轨道上“堆积”在那里。行星如何到达该地区尚未完全知晓;他们可能在那里形成,或者他们可能从系统中进一步向外移动。

Fleming及其合作者将他们的模型应用于已知的短周期双星系统,发现这颗恒星 - 潮汐双星恒星演化至少可以去除87%多星系统中的一颗行星,而且通常更多。即使这可能是一个保守的估计;巴恩斯表示,这个数字可能高达99%。

研究人员将这一过程称为恒星潮汐演化的行星弹射,或STEEP。作者写道,围绕短周期双星形成的圆形星座的未来检测 - “或未检测到”将“将提供STEEP过程的最佳间接观测试验。

周围行星被发现的最短周期双星系统是开普勒47号,周期约为7.45天。合着者认为,未来研究寻找和研究可能适用于短周期双星的可居住行星应集中于那些轨道周期较长的行星周期约7.5天。

弗莱明和巴恩斯的共同作者是大学天文学教授汤姆奎因,博士后研究员罗德里格卢格和本科生大卫格雷厄姆。这项工作使用由UW的Hyak超级计算机系统提供的存储和网络基础设施,由UW的学生技术费资助。

该研究由美国宇航局天体生物学研究所通过基于UW的虚拟行星实验室资助。弗莱明得到美国宇航局空间科学奖学金计划的资助。

至于可居住性和寻找生活,弗莱明说,绕着短期食双星轨道运行的行星,可能会成为更近距离研究的有吸引力的目标,它们的边缘角度显示日食,等等。

“但这种机制往往会杀死他们,”他补充说。 “所以,这不是一个好看的地方。”

论文:关于环绕行星缺少孤立二元星的轨道