宇宙中的雙日落似乎極為罕見，廣義相對論可以解釋其原因。

我從未見過不相信廣義相對論之美的物理學(xué)家。愛因斯坦將引力描述為時空的彎曲，這一理論不斷推動著無數(shù)突破，尤其是在天體物理學(xué)領(lǐng)域。因此，當(dāng)某些宇宙現(xiàn)象令科學(xué)家困惑時，依賴廣義相對論尋找答案似乎是理所當(dāng)然的。

《天體物理學(xué)雜志通訊》近期發(fā)表的一篇論文探討了這樣一個謎題：在迄今已確認(rèn)的6000多顆系外行星中，環(huán)繞雙星運(yùn)行的系外行星（即圍繞兩顆恒星而非一顆恒星運(yùn)行的行星）數(shù)量稀少——就像《星球大戰(zhàn)》系列電影中的塔圖因行星一樣。

新研究表明，在緊密雙星系統(tǒng)（即兩顆恒星距離相對較近）周圍這類行星稀少的部分原因，可能在于廣義相對論對兩顆恒星與行星之間三體相互作用的影響。根據(jù)這項新研究，復(fù)雜的引力環(huán)境最終會導(dǎo)致行星毀滅或被驅(qū)逐出軌道。

尋找雙日落

然而，天文學(xué)家曾認(rèn)為，在形成大型系外行星方面，雙星系統(tǒng)與單恒星系統(tǒng)相比不應(yīng)有顯著差異；已知約10%的單恒星擁有行星。但要長期保持這些行星的穩(wěn)定則是另一回事，因為形成的行星并非總能長期穩(wěn)定存在。這項新研究旨在探究其原因，以及哪些力量可能隨時間推移而移除或破壞這些行星的穩(wěn)定性。

開普勒太空望遠(yuǎn)鏡在運(yùn)行期間發(fā)現(xiàn)了約3000個雙星系統(tǒng)，但天文學(xué)家僅通過凌日法在其中找到了47個疑似環(huán)繞雙星運(yùn)行的行星候選者，其中僅14個被確認(rèn)存在。

研究第一作者、加州大學(xué)伯克利分校博士后研究員穆罕默德·法拉特在一份聲明中表示："環(huán)繞雙星運(yùn)行的行星本就稀少，而在軌道周期為7天或更短的雙星系統(tǒng)周圍，這類行星更是絕對罕見。"

過于接近恒星的危險

法拉特與貝魯特美國大學(xué)物理學(xué)家吉哈德·圖馬合作，求助于"老可靠"——廣義相對論。這項新研究試圖厘清：雙星系統(tǒng)周圍系外行星的稀缺是技術(shù)局限所致，還是由其他因素造成？例如強(qiáng)烈的軌道效應(yīng)隨時間推移移除了類行星天體。

研究人員通過數(shù)學(xué)分析評估了雙星系統(tǒng)周圍相對論引力的影響。不出所料，廣義相對論給出了一些有趣的答案。具體而言，研究人員研究了廣義相對論如何影響緊密雙星系統(tǒng)的軌道，使其方向逐漸改變，重塑長期的引力環(huán)境。

在雙星系統(tǒng)中，恒星會在數(shù)千萬年間逐漸靠近，其軌道參數(shù)也會逐漸變化和收縮。當(dāng)行星（甚至是正在形成的微行星雛形）進(jìn)入這一系統(tǒng)時，其軌道會拉伸成細(xì)長橢圓形，使其與恒星的最遠(yuǎn)和最近距離變得更為極端。

圖馬解釋道："在其運(yùn)行過程中，它會進(jìn)入雙星系統(tǒng)周圍的不穩(wěn)定區(qū)域，三體效應(yīng)開始發(fā)揮作用，通過引力清除該區(qū)域內(nèi)的天體。"

法拉特指出，這可能導(dǎo)致兩種結(jié)果：要么行星過于接近恒星而被撕裂，要么行星距離過遠(yuǎn)而完全脫離該系統(tǒng)。"無論哪種情況，行星都會消失。"

真的缺失還是尚未發(fā)現(xiàn)？

當(dāng)然，這也可能是系外行星探測方法不足所致。但假設(shè)尚未發(fā)現(xiàn)的類塔圖因行星確實存在，這項最新分析為它們難以被探測到提供了解釋。我們已知的那14顆環(huán)繞雙星運(yùn)行的系外行星？它們實在是幸運(yùn)的發(fā)現(xiàn)。

另一方面，法拉特和圖馬正在思考，類似方法是否能闡釋相對論效應(yīng)對其他未解極端宇宙現(xiàn)象的影響。他們表示，或許相同原理可以解釋恒星在雙超大質(zhì)量黑洞或脈沖星周圍的行為。

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