은하에서 두 개의 별이 서로 공전하면 주변 행성에는 어떤 영향을 미치나요?

당신이 말하는 시스템은 물리적 쌍성계입니다. 행성이 존재할 확률은 매우 낮지만 여전히 존재합니다.

행성은 물리적 쌍성계 근처에도 존재할 수 있습니다.

행성 쌍성 궤도를 도는 도식

과거에는 사람들이 쌍성계에 행성이 없을 것이라고 믿는 경향이 있었습니다. 별 중 하나에 빨려 들어가거나 우주로 던져집니다. 그러나 1996년에 천문학자들은 백조자리 별자리에서 쌍성계 백조자리-π(π Cyg, 고대 중국에서는 Tang Snake Four라고 불림)에서 행성을 발견하여 사람들의 이전 결론을 깨뜨렸습니다.

백조자리-π는 주성 Azelfafage(π1 Cyg)와 동반성 π2 Cyg로 구성된 쌍성입니다. 질량이 목성의 1.69배인 이 행성은 주기 798.9로 동반성 주위를 공전합니다. 일, 그리고 동반자 별 그런 다음 그는 그녀를 주요 별 Azelfafage 궤도로 데려갔습니다. 아마도 주성의 영향으로 인해 동반성 주위의 행성 궤도의 궤도 이심률은 0.67에 달하는 매우 큰 타원형 궤도이며, 궤도의 반장축은 1.67천문단위이다.

그러나 일반적으로 이 행성의 상황은 타투인의 경우와 다르다. 왜냐하면 이 행성은 단지 동반성과 밀접한 관련이 있을 뿐이기 때문이다. 백조자리-π의 주성 아젤파파지는 700천문단위에서 멀리 떨어져 있다. 명왕성이 태양에서 가장 멀리 있을 때의 거리는 50천문단위에 불과합니다. 그러므로 이 행성은 실제로 우리 지구와 유사하며, 단일성계로 이해하는데 문제가 없다. 그 행성에서 하늘을 보면 태양은 하나뿐이다. 아젤파파게도 다른 별들처럼 점일 뿐인데 이 별은 유난히 밝다.

6년 후, 천문학자들은 가까운 쌍성 주위를 공전하는 최초의 행성을 발견했습니다. 45광년 떨어진 세페우스-γ 쌍성계에는 더 밝은 별을 공전하는 행성이 있습니다. 별의 질량은 태양의 약 1.59배, 행성의 질량은 목성의 약 1.76배이다. 새로운 행성은 모항성으로부터 약 2천문 단위 떨어져 있으며, 이는 화성과 태양 사이의 거리보다 약간 더 멀다. 쌍성계의 다른 별은 주별에서 약 25-30천문 단위 떨어져 있는데, 이는 천왕성과 태양과 거의 같은 거리입니다. 그런 행성에는 과연 타투인처럼 빛나는 두 개의 태양이 있다. 만약 이 행성에 문명이 있었다면 '하늘에 두 개의 태양은 없다'라는 말은 절대 만들어낼 수 없을 것이다.

세페이드-γ 쌍성계의 행성과 동반 별 두 개를 예술가가 렌더링한 것입니다. 전경 행성은 2.5년마다 밝은 노란색 별을 공전합니다.

새로운 행성은 주성으로부터 약 2AU 떨어진 궤도를 돌고 있다. 쌍성계의 다른 하위별은 주성으로부터 불과 25~30AU 떨어져 있다. 위 사진 속 궤도의 크기는 실제 축척에 맞춰 그려진 것이지만, 천체의 크기는 실제 축척에 맞지 않습니다.

그러나 천문학자들은 이 행성이 존재하는 이유에 대해 궁금해하고 있다. 왜냐하면 이 쌍성계 형성 초기의 먼지 원반은 행성으로 응축되기 어려울 것이기 때문이다. 측면을 더욱 심화시켜야 한다. 하지만 행성이 다른 곳에서 포획되었을 수도 있습니다.

이진법으로 행성을 연구할 때 가장 흥미롭고 중요한 것은 궤도를 연구하는 것입니다. 왜냐하면 기본적으로 궤도는 받는 햇빛의 양을 포함하여 행성의 모든 것을 결정한다고 말할 수 있기 때문입니다. 조석력의 크기, 계절 변화 등 행성에 생명체가 존재할 가능성이 있는지 알고 싶다면 의심할 여지 없이 중요한 고려 사항입니다.

행성의 궤도 유형을 소개하겠습니다

초기 연구에서 상황을 단순화하기 위해 먼저 두 별의 질량이 동일하다는 5가지 조건을 설정했습니다

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2. 두 별은 완벽한 원형 궤도를 공유합니다

3. 행성 궤도와 쌍성 궤도는 같은 평면에 있습니다

4. 쌍성에 비해 완전히 무시할 수 있습니다

5. 조석 효과가 없습니다

행성 궤도를 두 가지 유형으로 나누는데, 하나는 동시에 두 개의 별을 공전하는 것입니다. 주변 궤도라고 불리는 주변에서 다른 하나는 내부 궤도라고 불리는 별들 중 하나만 공전합니다.

큰 외부 궤도

쌍성 주위를 도는 행성의 궤도 중 가장 단순한 것은 행성이 쌍성에서 매우 멀리 떨어져 있을 때입니다. 별은 쌍성 및 별의 질량과 같거나 그보다 큰 질량을 가진 행성과 유사하며, 이 경우 행성은 일반적으로 타원형 궤도에서 두 별을 동시에 공전합니다. 하늘에는 항상 두 개의 태양이 동시에 빛나고 있지만 그러한 행성은 의심할 여지 없이 명왕성만큼 차갑습니다.

행성의 궤도는 두 별이 서로를 중심으로 회전하는 방향과 일치합니다. 이를 순행이라고 합니다. 이 시스템에서는 역행이 안정성에 영향을 미치지 않습니다. 두 별의 질량은 동일하게 설정되어 있으며, 계 중심에서 행성까지의 거리는 두 별 사이의 거리의 10배, 공전주기는 쌍성별 공전주기의 31.6배이다. 실제로 거리가 약 8배에 달하는 한 두 별의 결합 중력의 변화 범위는 이미 단일 별의 변화 범위에 매우 가깝습니다. 현재 우리는 행성의 궤도를 완벽한 원으로 간주하고 있다는 점에 유의해야 합니다. 현실 세계의 궤도는 둥글거나 평평한 타원이어야 합니다.

행성과 두 별이 서로 다른 방향으로 배열되면 받는 중력의 크기가 다르며, 거리가 8배 이상일 경우 최대값과 최소값의 차이가 발생합니다. 매우 작지만 시간이 지날수록 행성과 중심 사이의 거리가 가까울수록 결합중력의 변동폭은 커진다. 따라서 행성이 중심에 가까울 때 두 별은 대략적으로 그 합과 같은 하나의 큰 별이라고 간주할 수 없으며 안정적인 관계도 변경됩니다.

계 중심에서 행성까지의 거리는 두 별 사이의 거리의 2배이고, 공전 주기는 쌍성 공전 주기의 2.77배이다. 세 가지 사이의 위치 변화로 인해 중력의 영향으로 인해 행성의 궤도는 위 그림의 원에 가까워지지 않지만 진폭은 더 작아지고 전체 시스템은 완전히 안정됩니다. 내 생각에는 이런 종류의 행성 전체에 사막이 있다. 그런 행성에서는 두 개의 태양이 동시에 뜨고 진다.

놀라운 점은 만약 행성이 역행하지 않고 순행한다면 전체 계가 안정적으로 존재할 수 없게 되고 행성은 별에 삼켜지거나 날아가게 된다는 점이다. 역행은 안정적이지만 전행은 불안정한 이유는 무엇입니까? 순행성 행성이 경험하는 중력장 강도 변동은 역행 행성이 경험하는 것과 동일하지만 주기가 길어질수록 안정화 효과가 약화되어 결국 불균형이 발생하기 때문입니다.

작은 주변 궤도

방금 말한 대로 작은 주변 궤도에서는 역행만이 안정적으로 존재할 수 있으며 전진 운동은 확실히 오래 가지 못할 것입니다.

별은 역행하며 그 주기는 쌍성 궤도 주기의 0.6배, 즉 쌍성의 궤도에 비해 훨씬 빠르게 한 바퀴를 도는 셈이다. 위에서 언급한 것보다 두 배 더 멀리 떨어져 있는 행성의 궤도는 이미 명백한 변동이 있습니다. 중심으로부터의 거리는 두 별 사이의 거리의 0.84배에서 0.74배 사이이며, 각 별에서 중심까지의 거리는 당연히 그렇습니다. 0.5배. 행성과 중심 사이의 거리 변화 패턴은 다음과 같습니다. 행성과 쌍성 사이의 거리가 동일할 때 행성은 시스템의 중심에서 가장 멀리 떨어져 있습니다. 두 별은 동일합니다(즉, 두 별과 이등변삼각형을 형성함). 행성은 시스템의 중심에 가장 가깝습니다.

이제 행성이 성계 중심에 가까울수록 궤도의 변동폭은 더욱 커진다. 가장 먼 거리는 두 별 사이의 거리의 0.70배, 가장 가까운 거리는 0.55배가 된다. . 행성의 공전 주기는 쌍성 공전 주기의 0.42배이다.

행성의 역행 궤도 주기는 쌍성 궤도 주기의 1배이며, 궤도 모양은 이렇게 둥근 사각형이 됩니다. 행성은 1회전당 4번씩 두 별과 직선을 이루게 됩니다.

이제 행성의 공전 주기는 쌍성의 주기의 0.5배입니다. 이렇게 둥근 삼각형이 나타나는데, 행성은 공전할 때마다 두 별과 직선을 이룰 것입니다.

공전 주기가 1/3이 되는 경우도 있는데, 이 경우 행성이 쌍성 궤도 안에 들어가는 경우도 있다.

지금까지는 실제로 모두 이론적인 것이었습니다. 왜냐하면 우리가 행성을 점점 더 안쪽으로 밀면 이 불운한 행성은 항상 조석력에 의해 찢어질 것이기 때문입니다. 별의 크기.

이심 외부 궤도

지금까지 우리는 원형에 매우 가까운 외부 궤도에 대해 논의해 왔습니다. 행성의 궤도가 이심이라면 어떻게 될까요?

이심률이 높은 역행 타원 궤도에서 쌍성 주위를 공전하는 행성의 공전 주기는 쌍성 주기의 약 12.5배이며, 가장 긴 거리는 쌍성 사이 거리의 10배이다. 타원형 궤도는 행성의 공전 방향과 같은 방향으로 쌍성 중심 주위를 표류합니다.

복잡한 외부 궤도

완벽한 원에서 타원으로 전환했으며, 현실 세계에 한 걸음 더 가까워졌습니다. 이제 더 전환해 보겠습니다. 현실 세계에서는 두 별의 질량이 같은 상황이 없기 때문에 첫 번째 가정을 제거하고, 두 별이 같지 않으면 두 별 사이의 궤도가 더 이상 존재하지 않기 때문에 두 번째 별도 제거됩니다. 완벽한 원이지만 각자의 타원 궤도를 따라 서로를 중심으로 회전합니다.

행성은 역행하는 외부 궤도를 가지고 있으며 행성과 두 별의 질량 비율은 1:10:20입니다. 현실과 매우 가까운 이 상황에서는 중력장의 복잡성으로 인해 궤도가 훨씬 더 복잡해지지만 궤도는 여전히 안정적입니다.

별에 대한 행성의 궤도 교란은 여러 가지 영향을 미칩니다. 쌍성의 질량 중심은 두 별의 궤도 전체의 질량 중심을 중심으로 회전합니다. 서로의 주위는 표준 타원이 아니며 궤도는 표류할 것입니다.

가장 작은 타원 궤도는 가장 무거운 별에 속하고, 중간 타원 궤도는 덜 무거운 별에 속하며, 가장 큰 타원 궤도는 행성에 속합니다.

조석 효과로 인해 행성이 별에 너무 가까워 조석 효과가 너무 크면 궤도가 안정되지 않습니다.

현재까지 전제조건 5개 중 4개가 제거되었습니다. 그러나 궤도 기울기를 고려하면 이 2차원 모델로는 해결할 수 없으며, 이 기사에서는 계속 심화하는 것을 고려하지 않을 것입니다. 그러나 궤도 경사를 추가하더라도 시스템의 안정성이 저하되지는 않는다고 말할 수 있습니다.

내부 궤도

처음에 소개한 두 행성은 모두 내부 궤도를 도는 행성을 아직 발견하지 못했습니다.

앞서 세페이드-γ 쌍성계의 행성들을 소개했을 때 주어진 궤도 다이어그램은 한 별은 정지해 있고 다른 별은 그 주위를 공전하고 있는 것처럼 보였습니다. 실제로 실제 궤도 다이어그램은 두 별이 서로를 중심으로 회전하며 행성의 궤도는 앞서 King-γ를 소개했을 때처럼 단순하지 않을 것입니다.

처음에 소개된 두 행성은 둘 중 하나의 별에 가깝고 다른 하나는 꽤 멀리 떨어져 있습니다. 이 경우 행성의 중력장은 실제로 별의 중력장에 크게 영향을 받지 않습니다. 별도의 스타 시스템 차이. 별 주위의 행성 궤도 주기는 쌍성 상호 궤도 주기의 0.042배와 같습니다. 역행 궤도인 경우, 한 별에 가까우면서도 다른 별과는 꽤 멀리 떨어져 있으면 순행 운동도 안정적입니다. 그러나 행성의 궤도가 확장되어 다른 별에 매우 가까워지면 직접적인 움직임이 불가능해집니다. 역행 궤도만 가능합니다. 행성과 행성이 공전하는 별 사이의 거리는 두 별 사이의 거리의 절반입니다. 다른 별에 가까워지면 행성과 궤도를 도는 별 사이의 거리가 두 별 사이의 거리의 0.67배가 되도록 합니다.

위의 궤도 모델은 행성의 궤도가 우리가 아이스크림을 먹을 때 사용하는 나무 숟가락과 닮았다고 해서 아이스크림 숟가락 궤도라고 불립니다.

행성의 공전주기는 쌍성별의 공전주기와 완전히 동일합니다. 행성은 실제로는 PARENT STAR라고 표시된 일정한 운동을 중심으로만 회전하지만, 그 시점에서는 이 관계가 더 이상 보이지 않습니다. 시간이 지나면 행성은 실제로 궤도를 도는 별보다 다른 별에 더 가깝습니다.

이 모델은 매우 흥미롭지만 현실에서 이런 우연이 있다고 말하기는 어렵다. 게다가 두 별 사이의 거리가 너무 가까울 수는 없습니다. 왜냐하면 별이 너무 가까우면 별 사이에 행성이 우연히 움직일 때 교환된 물질이 재로 변하기 때문입니다.

이전 것을 단순화하고 두 별의 위치를 변경하지 않고 유지하여 행성 궤도가 표류하지 않고 행성 궤도에 미치는 영향을 명확하게 볼 수 있도록 합니다.

마지막으로 두 개의 별과 세 개의 행성이 정삼각형을 이루는 상황도 있을 것입니다. '삼체 문제'에서 라그랑주의 증명에 따르면 그들은 항상 정삼각형의 모양을 유지하게 됩니다. 트로이 목마 그룹과 목성과 태양의 관계처럼 입장은 변함이 없습니다. 물론, 직접 운동만 있을 것이고 역행 운동은 없을 것입니다. 그렇지 않으면 행성이 별에 직접 충돌할 것입니다.

현재 우리가 고려하고 있는 것은 행성과 쌍성간의 관계가 더 있다면 쌍성에서 보조별의 앞과 뒤 라그랑주점에 있는 행성의 관계는 확실하다. 괜찮아요. 다른 상황은 더 복잡하며 행성 간의 상호 변동은 여기에 소개된 범위를 초과합니다. 하지만 기대할 수 있는 것은 이런 행성계가 전적으로 가능하다는 것입니다. 목성이 더 크면 태양계가 쌍성계가 될 수 있다고 우리는 흔히 말합니다. 이것이 사실이라면 우리 태양계는 이에 대한 예가 아닐까요? ? 목성의 항성풍이 행성을 형성하는 초기 구름 원반에 미치는 영향을 고려하지 않고 다른 행성이 평소처럼 형성되도록 허용한다면, 우리 지구, 수성, 금성, 화성은 내부 궤도에 있는 행성, 즉, 그들은 태양 주위만 공전하고, 목성은 공전하지 않으며, 태양에 가깝기 때문에 직진하더라도 문제가 되지 않습니다. 해왕성과 외부 행성은 큰 외부 궤도에 있으며 태양과 목성 주위를 동시에 회전합니다. 토성의 경우에는 좀 더 복잡합니다. 두 별 사이의 거리는 5.2 AU입니다. 별의 질량 중심은 태양에 가까워야 하지만 어쨌든 토성과 시스템 중심 사이의 거리는 그렇습니다. 작은 주변 궤도인 5.2 AU의 두 배를 넘지 않을 것입니다. 행성으로서 목성은 아무런 영향을 미치지 않을 것이지만 별로서 목성은 훨씬 더 질량이 커서(최소한 지금보다 80배 더 커야 함) 토성의 직접적인 운동에 부정적인 영향을 미칠 것입니다. 그리고 토성은 안정적으로 존재할 수 없습니다. 토성과 해왕성 사이에 있는 천왕성은 생존 가능성을 결정하기 위해 목성의 질량에 의존합니다.

목성 태양이 하나 더 있는 지구가 생명을 생산할 수 있는지에 대해서는 논쟁의 여지가 있지만, 지구에 문명이 있다면 천문학과 물리학이 발전할 것이라고 생각된다. 속도가 느려질까 두렵습니다. 낮이 길고 밤이 짧기 때문에 티코는 관측 데이터를 많이 축적할 수 없으며, 케플러는 목성의 질량이 지금보다 훨씬 크기 때문에 분석할 데이터가 부족합니다. 그런 종류의 쌍성 행성계에서는 너무 복잡해서 케플러는 케플러의 세 가지 법칙을 기초로 삼지 않고는 케플러의 세 가지 법칙을 분석할 수 없었을 것입니다. 수천 개의 사과에 의해 깨졌습니다.

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은하에서 두 개의 별이 서로 공전하면 주변 행성에는 어떤 영향을 미치나요?

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