We wszechświecie, gdzie wiadomo, że ponad 4500 gwiazd gości planety, a wiele gwiazd występuje w parach, można by pomyśleć, że światy z dwoma słońcami, jak Tatooine z Gwiezdnych Wojen, powinny być wszędzie. Ale spośród ponad 6000 potwierdzonych egzoplanet – większość odkrytych przez Kosmiczny Teleskop Keplera NASA i Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) – tylko 14 znaleziono krążących wokół gwiazd podwójnych. Na podstawie oczekiwań astronomowie sądzili, że powinno ich być setki, więc gdzie się wszystkie podziały?

Badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley i Amerykańskiego Uniwersytetu w Bejrucie mają odpowiedź, która wskazuje bezpośrednio na ogólną teorię względności Einsteina. W układach podwójnych dwie gwiazdy o nieco różnej masie krążą wokół siebie po elipsach, a planeta wokół nich doświadcza konkurencyjnych przyciągań grawitacyjnych. To powoduje precesję orbity planety, podczas gdy precesja gwiazd jest przyspieszana przez efekty ogólnej teorii względności, gdy siły pływowe zbliżają je do siebie. Gdy te stopy precesji synchronizują się w rezonansie, orbita planety staje się niestabilna.

„Mogą się zdarzyć dwie rzeczy: Albo planeta zbliża się bardzo, bardzo blisko do układu podwójnego, cierpiąc na zakłócenia pływowe lub zostając pochłonięta przez jedną z gwiazd, albo jej orbita zostaje znacząco zaburzona, by ostatecznie zostać wyrzucona z systemu” – powiedział Mohammad Farhat, stypendysta podoktorancki Millera na UC Berkeley i główny autor artykułu. „W obu przypadkach pozbywasz się planety”.

To nie oznacza, że gwiazdy podwójne są pozbawione planet; przetrwałe planety mają tendencję do krążenia dalej, co utrudnia ich wykrycie obecnymi metodami tranzytu. „Z pewnością tam są planety. Po prostu trudno je wykryć obecnymi instrumentami” – dodał współautor Jihad Touma, profesor fizyki na Amerykańskim Uniwersytecie w Bejrucie.

Zespół zgłosił swoje wyniki w The Astrophysical Journal Letters, podkreślając planetarną „pustynię” wokół ciasnych gwiazd podwójnych. Kepler i TESS wykrywają planety, mierząc spadki światła gwiazd podczas tranzytów, a Kepler zidentyfikował około 3000 zaćmieniowych układów podwójnych. Biorąc pod uwagę, że około 10% gwiazd podobnych do Słońca gości duże planety, naukowcy spodziewali się około 300 systemów z planetami okołopodwójnymi. Zamiast tego znaleziono tylko 47 kandydatów, z czego tylko 14 potwierdzono.

Co ciekawe, żadna z tych potwierdzonych planet nie krąży wokół bardzo ciasnych gwiazd podwójnych, które ukończą orbitę w mniej niż około siedem dni. „Masz ogólny niedobór planet okołopodwójnych i absolutną pustynię wokół układów podwójnych z okresami orbitalnymi siedmiu dni lub mniej” – powiedział Farhat. Układy podwójne mają strefę niestabilności, gdzie planety nie mogą pozostać stabilne, i co ciekawe, 12 z 14 znanych planet okołopodwójnych krąży tuż poza tym regionem, sugerując, że uformowały się dalej i migrowały do wewnątrz.