Astronomi so doslej odkrili na tisoče eksoplanetov, vendar skoraj vsi krožijo okoli posameznih zvezd. Planeti, ki bi krožili okoli dveh zvezd hkrati – podobno kot legendarni Tatooine iz Vojne zvezd – so presenetljivo redki. Fiziki z Univerze v Kaliforniji v Berkeleyju in Ameriške univerze v Bejrutu zdaj ponujajo razlago, zakaj jih je tako malo: kriva je splošna teorija relativnosti.
Statistika je zgovorna. Med več kot 6000 potrjenimi eksoplaneti jih je le 14 takih, ki krožijo okoli dvojnih zvezd. To je veliko manj, kot bi pričakovali, saj večina zvezd v galaksiji nastane v parih, planeti pa so zelo pogosti spremljevalci zvezd. Astronomi so zato dolgo ugibali, kam so izginili ti „planeti z dvema soncema“.
Raziskovalci pojasnjujejo, da je težava v dinamiki orbit. V večini dvojnih sistemov imata zvezdi nekoliko različno maso in krožita druga okoli druge po eliptični poti. Planet, ki kroži okoli obeh, je zato podvržen zapletenemu gravitacijskemu vplivu, zaradi katerega se njegova orbita sčasoma začne obračati – pojav, znan kot precesija.
Posebnost pa je v tem, da tudi orbita dvojnih zvezd sama precesira, in to predvsem zaradi splošne relativnosti. Ko se zvezdi skozi milijone in milijarde let zaradi plimskih sil postopoma približujeta, se njuna relativistična precesija pospeši, medtem ko se precesija planetove orbite upočasni.
Na neki točki se ti dve hitrosti ujameta in vstopita v resonanco. Takrat se planetova orbita začne vse bolj raztezati in postajati ekscentrična – planet se na eni strani oddalji, na drugi pa nevarno približa zvezdama.
„Takrat se lahko zgodi dvoje: planet se bodisi preveč približa binarnemu paru in ga raztrgajo plimske sile ali ga ena od zvezd pogoltne, bodisi ga sistem postopoma izvrže daleč stran,“ je pojasnil Mohammad Farhat, prvi avtor študije. „V obeh primerih planeta ni več.“
Planeti obstajajo, a so skriti
Raziskovalci poudarjajo, da to ne pomeni, da dvojne zvezde nimajo planetov. Tisti, ki preživijo ta proces, so preprosto potisnjeni zelo daleč od zvezd, kjer jih današnje metode opazovanja težko zaznajo.
Teleskopa Kepler in TESS planete večinoma odkrivata s tranzitno metodo – z zaznavanjem rahlega zatemnitvenega učinka, ko planet prečka zvezdo. Oddaljeni planeti okoli dvojnih sistemov pa takšnega signala ne ustvarijo dovolj jasno.
„Planeti zagotovo obstajajo, le z našimi trenutnimi instrumenti jih skoraj ne vidimo,“ poudarjajo avtorji.
Popolna puščava okoli tesnih dvojnih zvezd
Študija razkriva še eno zanimivo ugotovitev: okoli tesnih dvojnih zvezd, ki druga okoli druge obkrožita v manj kot sedmih dneh, planetov praktično ni. Raziskovalci to območje opisujejo kot „popolno puščavo“.
Večina znanih cirkumbinarnih planetov se nahaja tik za robom tako imenovanega območja nestabilnosti, kjer planeti še lahko preživijo. Nastanek planetov na tem robu je izjemno težaven, zato znanstveniki sklepajo, da so ti planeti nastali dlje stran in se kasneje premaknili navznoter – dokler jim relativistični učinki niso preprečili nadaljnjega približevanja.
Matematični in računalniški modeli kažejo, da relativistični učinki sčasoma odstranijo večino bližnjih planetov okoli tesnih dvojnih sistemov. Po ocenah avtorjev bi kar tri četrtine takih planetov bodisi izginile bodisi bile izvržene iz sistema.
Raziskava je še en primer, kako ima Einsteinova teorija relativnosti – znana po razlagi gibanja Merkurja in ekstremnih pojavov v bližini črnih lukenj – zelo oprijemljive posledice tudi v „običajnih“ zvezdnih sistemih.
„Splošna relativnost lahko sisteme včasih stabilizira, drugič pa jih popolnoma razruši,“ poudarjajo raziskovalci. V primeru tesnih dvojnih zvezd očitno deluje kot tihi čistilec planetov, ki sčasoma izprazni njihovo bližnjo okolico.
Ugotovitve bi lahko pomagale tudi pri razlagi pomanjkanja planetov okoli binarnih pulzarjev ali celo pri razumevanju gibanja zvezd v bližini parov supermasivnih črnih lukenj.
