
在《星際大戰》的世界裡,塔圖因星球圍繞著兩顆恆星和平運行。然而,在天文現實中,情況似乎並非如此,就好像愛因斯坦的物理學決定對那些最接近的恆星對進行「清理」一樣。
我們知道大多數恆星都是成對誕生的(雙星系統),但在已確認的6000多顆系外行星中,只有極少數(僅14顆)同時圍繞兩顆恆星運行。科學家原本預計會發現數百顆這樣的行星。它們都去哪了?加州大學柏克萊分校和貝魯特美國大學共同進行的一項研究,發表在《天文物理學雜誌快報》上,將矛頭指向了一個意想不到的罪魁禍首:廣義相對論。
軌道的不穩定之舞
在一個「近距離」雙星系統中,兩顆恆星相互繞一周的時間不到七天。根據牛頓定律,圍繞它們運行的行星所受到的引力雖然會發生變化,但應該在可控範圍內。然而,當愛因斯坦的廣義相對論發揮作用時,情況就發生了巨大的變化。
大質量恆星會扭曲時空。這會導致軌道進動:恆星軌道的軸線會緩慢旋轉,就像即將倒下的陀螺的擺動一樣。同時,由於恆星的引力作用,行星的軌道也會發生進動。
當這兩個旋轉速度「發生共振」時,問題就出現了。具體情況如下:
- 縮小:潮汐力正使恆星彼此靠近。
- 共振:恆星的進動速率加快,而行星的進動速率則減慢。當兩者同時發生時,就會觸發破壞性共振。
- 彈弓效應:行星的軌道變得極為橢圓(偏心率增大)。最終,行星要么被拋出星系,要么更糟,被其中一顆恆星吸入並「吞噬」。無論哪種情況,行星的軌道都會變得極端且不穩定。
為什麼我們只能看到遙遠的行星?
這種「相對論清洗」會在近距離雙星系統周圍形成一片名副其實的行星荒漠。唯一倖存的世界是那些位於遙遠距離、共振效應最弱的世界。
| 二進位系統類型 | 附近行星的存在 | 檢測機率 |
| 寬闊的軌道 | 可能/常見 | 平均的 |
| 窄軌(< 7 天) | 缺席(沙漠) | 幾乎沒有 |
| 遙遠的行星 | 可能的 | 非常低(運輸方式) |
矛盾之處在於,像克卜勒和TESS這樣的望遠鏡利用凌日法(觀測行星凌日時恆星亮度的下降)來搜尋行星。但現存的行星距離它們的恆星非常遙遠,以至於從我們的視角來看,它們直接凌日的現象極為罕見。因此,圍繞雙星運行的行星不僅數量稀少、距離遙遠,而且很難被探測到。
這裡容不下「玻璃心」。
該研究的主要作者穆罕默德·法哈特將行星在這些不穩定區域附近的形成比作「在颶風中試圖將雪花粘在一起」。即使行星最終形成,其軌道在相對論作用下緩慢但不可阻擋的演化最終也會在幾千萬年內將其摧毀——與恆星的壽命相比,這只是眨眼之間。
在愛因斯坦提出這個洞見一個多世紀之後,我們發現他的理論不僅能解釋黑洞或水星的軌道,而且還扮演著一位無形的「星系建築師」的角色,決定著哪些太陽系能夠存在,哪些注定荒蕪。地球的獨特性似乎正日益得到證實。
文章《雙星的「沙漠」:愛因斯坦的相對論如何將行星從雙星系統中掃走》來自Scenari Economici 。
這是在 Thu, 12 Feb 2026 21:32:28 +0000 在 https://scenarieconomici.it/il-deserto-dei-due-soli-come-la-relativita-di-einstein-spazza-via-i-pianeti-dalle-stelle-binarie/ 的報紙 “Scenari Economici” 上發表的文章的翻譯。