双星十分常见,但行星同时受到两颗恒星的引力和辐射影响,其长期轨道与受光变化比单星系统复杂。新研究选择三套明亮、邻近的多星系统,把假想的无质量测试行星放在各成员星的宜居带中,检验它们能否长期保持动力学稳定,并持续获得模型设定范围内的平均辐射。

36蛇夫座是层级三星系统,研究只模拟中心的A/B双星;两颗都是K型矮星,远处的C星约在4400天文单位外,被视为与内双星动力学近似解耦。采用的更新轨道周期约501年、半长轴约74.9天文单位,但偏心率高达约0.90。即便如此,A、B各自较靠内的宜居带仍未与伴星轨道相交。

70蛇夫座由两颗K型矮星组成,外轨道周期约88.126年、半长轴约23.23天文单位、偏心率约0.500。论文设定A星宜居带约0.55至1.32天文单位,B星约0.29至0.70天文单位。模拟显示,多数测试行星能够留在这些范围内,尤其在行星轨道与双星轨道近共面时。

把36蛇夫座和70蛇夫座合看,共面测试行星因双星相互作用而失去宜居条件的比例只有约1.5%至1.8%。当行星轨道相对双星面倾斜45度,Kozai—Lidov型偏心率振荡变强,相应比例升至约4.8%至5.4%;靠近宜居带边缘的轨道更容易因受光变化越界。

轩辕十二即Gamma Leonis是两颗红巨星组成的双星,并已知A星附近有一颗气态巨行星。研究采用的双星轨道周期约554年、偏心率约0.90;当前红巨星宜居带已经移到更远处,与高偏心双星轨道发生严重动力学冲突。样本中的测试行星全部被抛出,约1340天的附加行星候选信号也难以保持稳定。

这里的“宜居”只按轨道存活和平均入射辐射判断,并没有模拟具体大气、海洋、磁场或生命。36蛇夫座与70蛇夫座目前也没有确认行星;模型只是说明某些轨道位置没有被已知双星动力学排除,可帮助未来宜居世界天文台等任务排序目标。轩辕十二的结论还依赖长期轨道后验和红巨星演化模型。

论文目前是预印本。作者指出,未发现的伴星会改变扰动,36蛇夫座远端C星的潜在伴随信号也未纳入;轩辕十二的长周期轨道只覆盖了部分观测弧段。因而标题采用“模型显示”,不能写成已发现宜居行星,亦不能把测试粒子的存活率直接转换为这些系统实际拥有生命世界的概率。

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