쌍성계의 거주 가능성

Habitability of binary star systems
하나의 행성이 S형 궤도에 있고 다른 하나는 P형 궤도에 있는 쌍성계의 개략도.

쌍성계의 행성은 외계 [1]생명체를 지탱할 수 있는 후보일 수 있다.쌍성계의 거주가능성은 다양한 [2]근원으로부터의 많은 요인에 의해 결정된다.일반적인 추정치에 따르면 전체 항성계의 50% 이상이 쌍성계입니다.이는 질량이 크고 밝은 별들이 쌍성에 있는 경향이 있고 가장 쉽게 관측되고 목록화되기 때문에 부분적으로 표본편향 때문일 수 있습니다. 더 정확한 분석에 따르면 더 희미한 별들은 보통 단수성이기 때문에 모든 항성계의 3분의 2가 [3]고립되어 있는 것으로 나타났습니다.

쌍성의 별들 사이의 거리는 1 천문단위 미만(au, "지구와 태양 사이의 평균" 거리)에서 수백 au까지 다양할 수 있습니다.후자의 경우, 다른 적절한 별 주위를 도는 행성에서 중력 효과는 무시할 수 있으며, 궤도가 매우 이심하지 않는 한 거주 가능성에는 지장을 주지 않을 것이다(예: 네메시스 참조).실제로, 어떤 궤도 범위는 역동적인 이유로 불가능한 반면, 다른 궤도는 극단적인 변화 가능성 때문에 궁극적인 생물권에 대한 심각한 도전을 나타낸다.궤도의 다른 부분에서의 표면 온도.만약 행성과의 거리가 상당히 가깝다면, 안정적인 궤도는 불가능할 수도 있다.

쌍성계에서 하나의 별만을 도는 행성은 "S형" 궤도를 가지고 있는 반면, 두 별 주위를 도는 행성은 "P형" 또는 "서클바이너리" 궤도를 가지고 있다.쌍성의 50-60%는 안정적인 궤도 [4]범위 내에서 거주 가능한 지구형 행성을 지원할 수 있는 것으로 추정됩니다.

비순환형 행성(S-Type)

비원형 행성에서 행성의 주성까지의 거리가 다른 별과 가장 가까운 거리의 약 5분의 1을 초과하면 궤도 안정성은 [5]보장되지 않습니다.중력이 행성 형성을 방해할 수 있다는 점을 감안할 때 행성이 쌍성으로 형성될지 여부는 오랫동안 불분명했다.카네기 연구소앨런 보스의 이론적 연구는 가스 거대기업들이 쌍성계의 별들 주위에서 형성될 수 있다는 것을 보여주었습니다. 그들이 홀로 있는 [6]별들 주위에서 형성되는 것처럼 말이죠.

태양에서 가장 가까운 항성계인 센타우루스자리 알파에 대한 연구는 쌍성이 거주할 수 있는 행성을 찾는 데 있어 무시할 필요가 없다는 것을 시사했다.센타우루스자리 A와 B는 가장 가까운 거리(23 au 평균)에서 11 au 떨어져 있으며, 둘 다 거주 가능 지역이 안정되어 [2][7]있습니다.시스템 내 시뮬레이션된 행성들의 장기 궤도 안정성에 대한 연구는 어느 별에서 약 3au 이내에 있는 행성들이 안정적인 상태를 유지할 수 있다는 것을 보여준다(즉, 장축이 5% 미만으로 어긋남).센타우루스자리 알파 A의 거주 가능 구역은 1.37~1.76au[2], 센타우루스자리 알파 B의 거주 가능 구역은 0.77~1.14au로[2] 두 경우 [8]모두 안정적인 영역 내에 있습니다.

주회 행성(P-Type)

공전하는 행성의 경우 행성에서 별까지의 거리가 별에서 별까지의 거리보다 훨씬 클 경우에만 궤도의 안정성이 보장됩니다.

항성-주위 행성 간 최소 안정적 거리는 쌍성 분리 주기의 약 2-4배 또는 공전 주기의 약 3-8배이다.모든 케플러 순환계에서 가장 안쪽에 있는 행성들은 이 반지름 근처를 돌고 있는 것으로 밝혀졌다.행성들은 임계 반지름의 1.09배에서 1.46배 사이에 있는 반지름을 가지고 있다.그 이유는 행성들이 이 [9]반경 바로 밖에 있게 되면서 임계 반지름 근처로 이동하는 것이 비효율적일 수 있기 때문일 수 있습니다.

예를 들어, 케플러-47c케플러-47계 주변 생명체 거주 지역에 있는 가스 행성이다.

만약 지구와 비슷한 행성들이 거주 가능 영역 내에서 형성되거나 이동한다면,[10] 그들은 쌍성과의 역동적이고 방사적인 상호작용에도 불구하고 표면에 액체 상태의 물을 유지할 수 있을 것이다.

쌍성계뿐만 아니라 쌍성계 내의 S형 및 P형 궤도에 대한 안정성의 한계는 항성과 [11]행성의 순행 및 역행 운동 모두에 대한 별의 궤도 특성에 대한 함수로 확립되었습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Earth-Sized 'Tatooine' Planets Could Be Habitable" (Press release). NASA Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology. April 2017.
  2. ^ a b c d Eggl, S. (2018). Habitability of Planets in Binary Star Systems. Handbook of Exoplanets. Springer. pp. 1–27. Bibcode:2017haex.bookE..61E. doi:10.1007/978-3-319-30648-3_61-1. ISBN 978-3-319-30648-3.
  3. ^ "Most Milky Way Stars Are Single" (Press release). Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. January 30, 2006. Archived from the original on 2007-08-13. Retrieved 2007-06-05.
  4. ^ Elisa V. Quintana, Jack J. Lissauer (2007). "Terrestrial Planet Formation in Binary Star Systems". Extreme Solar Systems. 398: 201. arXiv:0705.3444. Bibcode:2008ASPC..398..201Q.
  5. ^ "Stars and Habitable Planets". www.solstation.com. Sol Company. Retrieved 2007-06-05.
  6. ^ "Planetary Systems can from around Binary Stars" (Press release). Carnegie Institution. January 2006. Archived from the original on 2011-05-15. Retrieved 2007-06-05.
  7. ^ Eggl, S.; Haghighipour, N.; Pilat-Lohinger, E. (2013). "Detectability of Earth-like planets in circumstellar habitable zones of binary star systems with sun-like components". The Astrophysical Journal. 764 (2): 130. arXiv:1212.4884. Bibcode:2013ApJ...764..130E. doi:10.1088/0004-637X/764/2/130.
  8. ^ Wiegert, Paul A.; Holman, Matt J. (April 1997). "The stability of planets in the Alpha Centauri system". The Astronomical Journal. 113 (4): 1445–1450. arXiv:astro-ph/9609106. Bibcode:1997AJ....113.1445W. doi:10.1086/118360.
  9. ^ 최근 케플러의 순환행성에 대한 연구 결과, 윌리엄 F.웨일즈, 제롬 A.오로스, 조슈아 에이카터, 다니엘 CFabrycky, (2013년 8월 28일 제출)
  10. ^ Popp, M.; Eggl, S. (2017). "Climate variations on Earth-like circumbinary planets". Nature Communications. 8: 14957. Bibcode:2017NatCo...814957P. doi:10.1038/ncomms14957. PMC 5384241. PMID 28382929.
  11. ^ 부세티, 프랑코, 브우스트, 에르베, 할리, 샤리스(2018).삼중성계 행성의 안정성.천문학 천체물리학, 619, A91.