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連星 系の惑星は、地球外生命を支える候補となる可能性がある。[1] 連星系の居住可能性は、さまざまな情報源からの多くの要因によって決まる。[2]一般的な推定では、全恒星系の50%以上が連星系であると示唆されることが多い。これはサンプルの偏りによるところが大きいかもしれない。大質量で明るい恒星は連星系になる傾向があり、これらは最も簡単に観測およびカタログ化できるためである。より正確な分析では、より一般的な暗い恒星は通常単独であり、したがって全恒星系の最大3分の2が単独であることが示唆されている。[3]
連星系内の恒星間の距離は、1天文単位（au、「平均」地球から太陽までの距離）未満から数百auまでの範囲に及ぶ。後者の場合、他の点では適した恒星を周回する惑星に対する重力の影響は無視できるほど小さく、軌道が極端に偏っていない限り（たとえば、ネメシスを参照）、居住可能性は損なわれない。実際には、いくつかの軌道範囲は力学的な理由から不可能である（惑星は比較的速やかに軌道から追い出され、系から完全に排除されるか、より内側または外側の軌道範囲に移動される）。一方、他の軌道は、軌道のさまざまな部分で表面温度が極端に変化する可能性があるため、最終的な生物圏にとって深刻な問題となる。距離が惑星の距離に著しく近い場合、安定した軌道は不可能である可能性がある。
連星系のうち片方の恒星だけを周回する惑星は「S型」軌道を持ち、両方の恒星を周回する惑星は「P型」または「周連星系」軌道を持つと言われています。連星系の50～60%は、安定した軌道範囲内に居住可能な地球型惑星を形成できると推定されています。[4]
非周連星系惑星（S型）
非周連星系惑星では、惑星と主星との距離が他の恒星の最接近距離の約5分の1を超えると、軌道の安定性は保証されません。[5]重力が惑星形成を妨げる可能性があることを考えると、連星系で惑星が形成されるかどうかは長い間不明でした。カーネギー研究所のアラン・ボスの理論的研究は、ガス巨星が単独の恒星の周りと同じように連星系の恒星の周りで形成される可能性があることを示しました。[6]
太陽に最も近い恒星系であるアルファケンタウリの研究は、居住可能な惑星の探索において連星系を無視する必要がないことを示唆している。ケンタウリAとBは最接近時で11 auの距離（平均23 au）にあり、どちらも安定した居住可能領域を持っている。 [2] [7]この系内の模擬惑星の長期軌道安定性の研究では、どちらかの恒星から約3 au以内の惑星は安定している可能性がある（つまり、長半径の偏差が5%未満）ことが示されている。アルファケンタウリAの居住可能領域は、控えめに見積もっても1.37～1.76 au [2]、アルファケンタウリBの居住可能領域は0.77～1.14 au [2]であり、どちらの場合も安定領域内に十分収まっている。[8]
周連星系惑星（P型）
連星系を周回する惑星の場合、軌道の安定性は、惑星から恒星までの距離が恒星間の距離よりも大幅に大きい場合にのみ保証されます。[引用が必要]
恒星と連星系惑星の最小安定距離は、連星間距離の約2～4倍、または公転周期は連星周期の約3～8倍です。ケプラーの連星系すべてで最も内側の惑星は、この半径に近い軌道を回っていることがわかっています。惑星の長半径は、この臨界半径の1.09倍から1.46倍の間です。その理由は、臨界半径の近くでは移動が非効率になり、惑星がこの半径のすぐ外側に残る可能性があるためです。 [9]
たとえば、ケプラー 47c は、ケプラー 47系の連星系周居住可能領域にある巨大ガス惑星です。[引用が必要]
地球のような惑星が連星系周縁部の居住可能領域内で形成されるか、そこへ移動した場合、連星系との力学的および放射的相互作用にもかかわらず、その表面に液体の水を維持できる可能性がある。[10]
連星系と三連星系におけるS型軌道とP型軌道の安定限界は、恒星と惑星の順行・逆行運動の両方について、恒星の軌道特性の関数として確立されている。[11]
参照
参考文献
- ^ 「地球サイズの『タトゥイーン』惑星は居住可能か」（プレスリリース）。NASAジェット推進研究所、カリフォルニア工科大学。2017年4月。2019年6月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2018年12月15日閲覧。
- ^ abcd Eggl, Siegfried (2018). 「連星系における惑星の居住可能性」 Deeg, Hans J.; Belmonte, Juan Antonio (編著).太陽系外惑星ハンドブック. シャム: Springer International Publishing. pp. 1–27. Bibcode :2018haex.bookE..61E. doi :10.1007/978-3-319-30648-3_61-1. ISBN 978-3-319-30648-3。
- ^ 「天の川銀河の星のほとんどは単独」 (プレスリリース)。ハーバード・スミソニアン天体物理学センター。2006年1月30日。2007年8月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年6月5日閲覧。
- ^ V. Quintana, Elisa; J. Lissauer, Jack (2007). 「連星系における地球型惑星の形成」.極限太陽系. 398 : 201. arXiv : 0705.3444 . Bibcode :2008ASPC..398..201Q.
- ^ 「恒星と居住可能な惑星」www.solstation.com . Sol Company。2011年6月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年6月5日閲覧。
- ^ 「惑星系は連星系の周りに存在する可能性がある」（プレスリリース）。カーネギー研究所。2006年1月。2011年5月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年6月5日閲覧。
- ^ Eggl, Siegfried; Haghighipour, Nader; Pilat-Lohinger, Elke (2013年1月). 「太陽のような構成要素を持つ連星系の恒星周縁ハビタブルゾーンにおける地球のような惑星の検出可能性」. The Astrophysical Journal . 764 (2): 130. arXiv : 1212.4884 . Bibcode :2013ApJ...764..130E. doi :10.1088/0004-637X/764/2/130. ISSN 0004-637X. S2CID 31934602.
- ^ Wiegert, Paul A.; Holman, Matt J. (1997年4月). 「アルファケンタウリ系の惑星の安定性」.天文学ジャーナル. 113 (4): 1445. arXiv : astro-ph/9609106 . Bibcode :1997AJ....113.1445W. doi :10.1086/118360. S2CID 18969130.
- ^ ウェルシュ、ウィリアム F.; オロス、ジェローム A.; カーター、ジョシュア A.; ファブリッキー、ダニエル C.; ケプラーチーム (2012 年 8 月)。「周連星系惑星に関するケプラーの最近の成果」国際天文学連合紀要。8 (S293): 125–132。arXiv : 1308.6328。doi : 10.1017 / S1743921313012684。ISSN 1743-9213。S2CID 119230654 。
- ^ Popp, Max; Eggl, Siegfried (2017年4月). 「地球型周連星系惑星の気候変動」. Nature Communications . 8 (1): 14957. Bibcode :2017NatCo...814957P. doi :10.1038/ncomms14957. ISSN 2041-1723. PMC 5384241. PMID 28382929 .
- ^ Busetti, F.; Beust, H.; Harley, C. (2018年11月). 「三重星系における惑星の安定性」.天文学と天体物理学. 619 : A91. arXiv : 1811.08221 . Bibcode :2018A&A...619A..91B. doi :10.1051/0004-6361/201833097. ISSN 0004-6361. S2CID 119477324.