北京
超過6000顆系外行星被確認存在，其中只有14顆繞著兩顆恒星轉。按概率算，這個數字應該翻幾十倍才對。《星球大戰》里塔圖因星那種"兩個太陽"的世界，現實中為什么成了稀缺品？
加州大學伯克利分校和貝魯特美國大學的物理學家最近給出了答案：廣義相對論。
這事得從雙星系統的運動方式說起。大多數成對的恒星質量相近但不完全相同，沿著橢圓軌道相互繞轉。如果有顆行星繞著這對恒星公轉，兩顆恒星的引力會不斷拉扯它，讓行星軌道產生"進動"——就像陀螺在重力作用下，自轉軸會緩緩畫圈那樣。
雙星本身的軌道也在進動，但主要驅動力不是引力拉扯，而是廣義相對論。隨著時間推移，兩顆恒星之間的潮汐相互作用會讓軌道收縮，這帶來兩個后果：恒星軌道的進動變快，而行星軌道的進動變慢。
當兩者的進動速率匹配，形成"共振"時，行星軌道就會被大幅拉長。近星點急劇靠近，遠星點大幅遠離。加州大學伯克利分校的博士后研究員、論文第一作者Mohammad Farhat解釋："兩種結局：要么行星被潮汐撕裂或被恒星吞掉，要么軌道被擾動到最終被踢出系統。無論哪種，行星都沒了。"
但這不意味著雙星系統沒有行星。Farhat強調，只是幸存下來的那些距離恒星太遠，用開普勒望遠鏡和TESS衛星的"凌日法"根本探測不到——行星從恒星前面經過造成的微弱亮度變化，在遠距離軌道上信號太弱。
貝魯特美國大學的物理學教授、合著者Jihad Touma說："外面肯定還有行星，只是現有儀器很難發現。"
這項研究2024年12月8日發表在《天體物理學報通訊》上。
開普勒和TESS的任務原理是尋找恒星亮度的周期性微降，以此判斷有行星經過。但開普勒還發現了約3000顆"食雙星"——一對恒星相互掩食造成的亮度變化。由于大約10%的恒星以這種方式成對出現，天文學家原本預期能找到數百顆環雙星行星。
實際只找到14顆。
研究團隊用計算機模擬了雙星系統的演化，把廣義相對論效應納入計算。他們發現，當雙星軌道因潮汐作用收縮到某一臨界距離，相對論驅動的進動就會與行星進動形成共振。這個"死亡地帶"會系統性地清除行星，或者把它們推到探測范圍之外。
模擬顯示，這個過程在雙星系統壽命的前10億年內最為高效——正好覆蓋了類地行星形成和穩定的關鍵窗口期。
一個有趣的細節：雙星質量差異越大，這個清除機制越弱。如果一顆恒星遠大于另一顆，系統行為更接近單星加伴星，行星反而有機會幸存。這或許解釋了為什么已發現的14顆環雙星行星，大多圍繞著質量懸殊的雙星系統。
對于尋找宜居世界的天文學家，這是個需要重新校準的消息。雙星系統在銀河系中占多數，如果它們的行星要么被摧毀、要么被推遠，那么"第二個地球"的候選清單可能比預期短得多。
但這也留下了一個開放的搜尋方向：直接成像技術。如果環雙星行星確實普遍存在于較遠軌道，未來的大型地面望遠鏡或空間任務或許能直接拍到它們——不是等它們從恒星前面經過，而是捕捉它們反射的微弱星光。
廣義相對論在這個問題上的角色，本身也帶點諷刺。愛因斯坦的理論通常用于描述極端天體——黑洞、中子星、宇宙學尺度。沒想到在普通的雙星系統里，它也在默默修剪著行星的數量，塑造著我們看到的宇宙面貌。
Farhat和Touma的研究沒有解決所有問題。比如，行星形成初期的氣體盤如何與這個機制互動？雙星軌道偏心率的影響有多大？這些還需要更多模擬和觀測來填充。
但至少，那個"為什么只有兩個太陽的世界這么少"的謎題，現在有了一條清晰的物理鏈條。不是觀測偏差，不是行星根本形成不了，而是形成之后，相對論把它們中的大多數推向了毀滅或隱匿。
下次再看《星球大戰》里盧克望向雙日落日的場景，可以多想一層：塔圖因能存在，大概是因為它恰好躲過了一場由愛因斯坦開啟的、持續數億年的軌道清洗。
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