北京
超过6000颗系外行星被确认存在，其中只有14颗绕着两颗恒星转。按概率算，这个数字应该翻几十倍才对。《星球大战》里塔图因星那种"两个太阳"的世界，现实中为什么成了稀缺品？
加州大学伯克利分校和贝鲁特美国大学的物理学家最近给出了答案：广义相对论。
这事得从双星系统的运动方式说起。大多数成对的恒星质量相近但不完全相同，沿着椭圆轨道相互绕转。如果有颗行星绕着这对恒星公转，两颗恒星的引力会不断拉扯它，让行星轨道产生"进动"——就像陀螺在重力作用下，自转轴会缓缓画圈那样。
双星本身的轨道也在进动，但主要驱动力不是引力拉扯，而是广义相对论。随着时间推移，两颗恒星之间的潮汐相互作用会让轨道收缩，这带来两个后果：恒星轨道的进动变快，而行星轨道的进动变慢。
当两者的进动速率匹配，形成"共振"时，行星轨道就会被大幅拉长。近星点急剧靠近，远星点大幅远离。加州大学伯克利分校的博士后研究员、论文第一作者Mohammad Farhat解释："两种结局：要么行星被潮汐撕裂或被恒星吞掉，要么轨道被扰动到最终被踢出系统。无论哪种，行星都没了。"
但这不意味着双星系统没有行星。Farhat强调，只是幸存下来的那些距离恒星太远，用开普勒望远镜和TESS卫星的"凌日法"根本探测不到——行星从恒星前面经过造成的微弱亮度变化，在远距离轨道上信号太弱。
贝鲁特美国大学的物理学教授、合著者Jihad Touma说："外面肯定还有行星，只是现有仪器很难发现。"
这项研究2024年12月8日发表在《天体物理学报通讯》上。
开普勒和TESS的任务原理是寻找恒星亮度的周期性微降，以此判断有行星经过。但开普勒还发现了约3000颗"食双星"——一对恒星相互掩食造成的亮度变化。由于大约10%的恒星以这种方式成对出现，天文学家原本预期能找到数百颗环双星行星。
实际只找到14颗。
研究团队用计算机模拟了双星系统的演化，把广义相对论效应纳入计算。他们发现，当双星轨道因潮汐作用收缩到某一临界距离，相对论驱动的进动就会与行星进动形成共振。这个"死亡地带"会系统性地清除行星，或者把它们推到探测范围之外。
模拟显示，这个过程在双星系统寿命的前10亿年内最为高效——正好覆盖了类地行星形成和稳定的关键窗口期。
一个有趣的细节：双星质量差异越大，这个清除机制越弱。如果一颗恒星远大于另一颗，系统行为更接近单星加伴星，行星反而有机会幸存。这或许解释了为什么已发现的14颗环双星行星，大多围绕着质量悬殊的双星系统。
对于寻找宜居世界的天文学家，这是个需要重新校准的消息。双星系统在银河系中占多数，如果它们的行星要么被摧毁、要么被推远，那么"第二个地球"的候选清单可能比预期短得多。
但这也留下了一个开放的搜寻方向：直接成像技术。如果环双星行星确实普遍存在于较远轨道，未来的大型地面望远镜或空间任务或许能直接拍到它们——不是等它们从恒星前面经过，而是捕捉它们反射的微弱星光。
广义相对论在这个问题上的角色，本身也带点讽刺。爱因斯坦的理论通常用于描述极端天体——黑洞、中子星、宇宙学尺度。没想到在普通的双星系统里，它也在默默修剪着行星的数量，塑造着我们看到的宇宙面貌。
Farhat和Touma的研究没有解决所有问题。比如，行星形成初期的气体盘如何与这个机制互动？双星轨道偏心率的影响有多大？这些还需要更多模拟和观测来填充。
但至少，那个"为什么只有两个太阳的世界这么少"的谜题，现在有了一条清晰的物理链条。不是观测偏差，不是行星根本形成不了，而是形成之后，相对论把它们中的大多数推向了毁灭或隐匿。
下次再看《星球大战》里卢克望向双日落日的场景，可以多想一层：塔图因能存在，大概是因为它恰好躲过了一场由爱因斯坦开启的、持续数亿年的轨道清洗。
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