Может ли у Солнца существовать далекая звезда-компаньон?

Планетарные системы далеких двойных звезд нестабильны: резонансы нарушают орбиты таких планет и могут даже привести к их выбросу в пространство.

Эксцентриситет орбиты - параметр ее формы, которая может быть представлена каким-либо коническим сечением (гиперболой, кругом, параболой, эллипсом) - и наклон орбиты экзопланеты, вращающейся вокруг далекой двойной звезды, чаще всего необычно велики. Причину этого астрономы видят в помехах, вызываемых гравитацией более удаленной звезды. Но точно неизвестно, как сила тяжести второй звезды влияет на строение планетной системы.

Исследования простой модели - отдельной планеты, вращающейся вокруг далекой двойной звезды - показывают, что достаточно большое наклонение орбиты звезды к плоскости орбиты планеты приводит к сильным колебаниям эксцентриситета и наклона орбиты. Однако этот резонанс Лидова-Козаи сам неустойчив: его может подавлять влияние других объектов, вызывающее прецессию орбиты планеты - когда ось вращающегося тела  медленно передвигается - например, гравитационное взаимодействие в системе с несколькими планетами.

Художественное изображение планетной системы далекой двойной звезды Фото: НАСА

Джихад Тоума (Jihad Touma) из Американского университета в Бейруте и Сешадри Шридхар Сешадри (Seshadri Sridhar) Raman Research Institute в Бангалоре провели компьютерные имитации разных конфигураций таких многопланетных систем далеких двойных звезд.

При этом они наткнулись на ранее незамеченное явление. В целом периоды орбитальных прецессий превышают периоды планет на несколько порядков, так что здесь никакие резонансы невозможны. В системе далекой двойной звезды ситуация может быть иной: орбитальный период второй звезды может быть такой же, что и периоды прецессий планет - и, следовательно, находиться с ними в резонансе. Больше того: даже если такого резонанса сначала нет, планета может, мигрируя в ранней фазе системы, войти в области резонанса.

Такие резонансы увеличивают затем эксцентриситет и наклон орбиты планеты и могут даже привести к выбросу планеты из системы. Исходя из наблюдений, можно ожидать, что далекие двойные звезды содержат меньше многопланетных систем, чем одиночные.

Тоума и Шридхар исследовали также, может ли Солнце иметь далекую звезду-компаньона. Моделирование показало в этом случае высокую вероятность резонанса с орбитой планеты Сатурн, а строение Солнечной системы не допускает существования такого спутника.

Источник: nature.com