Во вселенной, где известно, что более 4500 звезд имеют планеты, а многие звезды образуют пары, можно было бы подумать, что миры с двумя солнцами, подобные Татуину из «Звездных войн», должны быть повсюду. Но из более чем 6000 подтвержденных экзопланет — большинство из которых обнаружены космическим телескопом НАСА «Кеплер» и спутником TESS — только 14 найдены на орбитах двойных звезд. По ожиданиям астрономов, их должно было быть сотни, так куда же они все подевались?

Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли и Американского университета в Бейруте нашли ответ, и он прямо указывает на общую теорию относительности Эйнштейна. В двойных системах две звезды с немного разными массами вращаются друг вокруг друга по эллиптическим орбитам, а планета вокруг них испытывает конкурирующие гравитационные воздействия. Это вызывает прецессию орбиты планеты, в то время как прецессия звезд ускоряется эффектами общей теории относительности, поскольку приливные силы сближают их. Когда эти скорости прецессии синхронизируются в резонансе, орбита планеты становится нестабильной.

«Может произойти одно из двух: либо планета подходит очень, очень близко к двойной системе, подвергаясь приливному разрушению или поглощению одной из звезд, либо ее орбита значительно возмущается, что в конечном итоге приводит к выбросу из системы», — сказал Мохаммад Фархат, постдокторант Миллера в Калифорнийском университете в Беркли и первый автор статьи. «В обоих случаях планета исчезает».

Это не означает, что двойные звезды лишены планет; выжившие планеты, как правило, вращаются дальше, что затрудняет их обнаружение современными транзитными методами. «Планеты там, безусловно, есть. Просто их трудно обнаружить с помощью нынешних инструментов», — добавил соавтор Джихад Тума, профессор физики Американского университета в Бейруте.

Команда сообщила о своих результатах в The Astrophysical Journal Letters, выделив планетарную «пустыню» вокруг тесных двойных звезд. «Кеплер» и TESS обнаруживают планеты, измеряя падение звездного света во время транзитов, и «Кеплер» идентифицировал около 3000 затменных двойных систем. Учитывая, что около 10% солнцеподобных звезд имеют крупные планеты, ученые ожидали найти примерно 300 систем с циркумбинарными планетами. Вместо этого было обнаружено всего 47 кандидатов, из которых подтверждены только 14.

Примечательно, что ни одна из этих подтвержденных планет не вращается вокруг очень тесных двойных звезд, которые совершают оборот менее чем за семь дней. «В целом наблюдается нехватка циркумбинарных планет, а вокруг двойных звезд с орбитальными периодами в семь дней или меньше — абсолютная пустыня», — сказал Фархат. В двойных системах существует зона нестабильности, где планеты не могут оставаться стабильными, и что интересно, 12 из 14 известных циркумбинарных планет вращаются как раз за пределами этой области, что предполагает, что они сформировались дальше и мигрировали внутрь.