Планетите с две слънца вълнуват въображението ни отдавна. Особено след като подобни светове се появиха в една прочута история, чието действие се развива в далечна, далечна галактика.

Разбира се, става дума за световноизвестния „Кралят в жълто“, публикуван през 1895 г. О, да, и за „Междузвездни войни“, разбира се.

Но могат ли в действителност да съществуват потенциално обитаеми планети в системи с две звезди?

Ново изследване показва, че това е напълно възможно – при това подобни планети могат да запазят стабилните си орбити в продължение на милиони години. Същевременно резултатите опровергават предположенията за съществуването на планети гиганти в звездната система, с която е свързано най-старото известно твърдение за открита екзопланета.

Илюстрация на планета, подобна на Сатурн, която обикаля около главната звезда в двойна звездна система. Източник: NASA/ESA/CSA/STScI/Robert Hurt/Caltech/IPAC.

Може ли една планета да съществува под две слънца?

Нашата Слънчева система е необичайна. На първо място, защото е единствената позната ни планетна система, в която космически апарати се придвижват между планетите.

Но тя има и други особености, които я отличават от гледна точка на астрофизиката.

„Нашата Слънчева система, в която има само една звезда, всъщност е донякъде необичайна. Много звезди имат звездни спътници“, обяснява Стивън Кейн, астрофизик от Калифорнийския университет в Ривърсайд (UCR) и един от съавторите на изследването.

„На пръв поглед изглежда, че втората звезда би могла да има опустошително гравитационно въздействие и да направи невъзможно съществуването на планета с размерите на Земята в обитаемата зона. Нашите симулации обаче показват, че това невинаги е така.“

Голям международен екип от астрономи, включващ специалисти от повече от дузина научни институции, насочва вниманието си към двойната звездна система 70 Змиеносец (70 Ophiuchi, или 70 Oph AB).

Двете звезди в нея са оранжеви джуджета от спектрален клас K. Според изчисленията на учените масите им са съответно около 88% и 73% от масата на Слънцето, а възрастта им вероятно е приблизително 3 милиарда години.

Оранжевите джуджета от клас K са по-малки, по-хладни и с по-ниска светимост от нашето Слънце.

Те представляват особен интерес за учените, които търсят светове с условия, подходящи за живот. Тези звезди са по-спокойни и проявяват по-слаба активност от червените джуджета. Освен това могат да съществуват до седем пъти по-дълго от Слънцето – продължителността на живота им може да достигне 70 милиарда години.

Системата 70 Oph AB е особено подходяща за изследване и заради близостта си до нас. Тя се намира на около 16 светлинни години от Земята – приблизително четири пъти по-далеч от системата на Проксима Кентавър, където се намират най-близките ни звездни съседи.

Подобни близки звездни системи отдавна привличат вниманието на астрономите. Учените например вече са разработили модели, които показват как би могла да изглежда земеподобна планета около Алфа Кентавър.

70 Oph AB е известна на астрономите като двойна звездна система от близо 250 години, благодарение на наблюденията на Уилям Хершел.

Изображение на 70 Oph AB, заснето от Военноморската обсерватория на САЩ през 1937 г. Източник: US Naval Observatory.

Как учените откриват планети около двойни звезди?

За да изследват системата, астрономите събират и анализират съвременни и архивни измервания на радиалните скорости (RV) на двете звезди. Данните обхващат близо век наблюдения, като само за главната звезда са използвани измервания, направени с осем различни инструмента.

Измерването на радиалните скорости е вторият най-резултатен метод за откриване на екзопланети. Благодарение на него досега са открити повече от 1200 планети извън Слънчевата система.

Методът се основава на измерването на съвсем малки промени в скоростта, с която една звезда се приближава към нас или се отдалечава. Тези изменения могат да бъдат причинени от гравитационното влияние на друго небесно тяло – планета, звезда спътник или друг обект.

Когато звездата се движи към Земята, светлината ѝ претърпява леко отместване към синята част на спектъра. Когато се отдалечава, спектърът ѝ се измества към червената област.

Така учените могат да открият присъствието на планета, дори когато не са в състояние да я наблюдават пряко.

В случая астрономите постигат изключителна прецизност – измерват промените в радиалната скорост с точност, по-добра от 1 метър в секунда.

За сравнение, представете си човек, който се разхожда спокойно, а след това леко ускорява крачка, за да изпревари друг пешеход. Или пък забързва ход, за да устои на изкушаващия аромат на прясно приготвени понички от близката сладкарница.

Способността на астрономите да измерват толкова незначителни промени в движението на цяла звезда – гигантски източник на ядрена енергия, отдалечен на трилиони километри от Земята – е впечатляващо постижение на съвременната наука.

Какво показват симулациите на 2000 планетни орбити?

След като събират огромния масив от наблюдения, изследователите добавят към него изкуствено създадени сигнали, каквито биха предизвикали различни планети. Целта е да установят какви небесни тела биха могли да бъдат открити с наличните данни.

Успоредно с това те провеждат компютърни симулации на планети с масата на Земята, разположени на 2000 различни разстояния от главната звезда. За всяка от тях проследяват движението и устойчивостта на орбитата в продължение на 10 милиона години.

„Изчислихме границите на обитаемата зона около главната звезда. След това проверих дали планета с масата на Земята може да се движи по стабилна орбита на различни разстояния в тази зона“, обяснява Скайлър Д'Анджолило, изследовател в областта на науките за Земята и планетите в Калифорнийския университет в Ривърсайд и един от съавторите на проучването.

„Установихме, че в обитаемата зона на главната звезда могат да съществуват стабилни орбити. Бихме могли да очакваме, че втората звезда ще нарушава движението на тези планети, но се оказва, че това невинаги се случва.“

Резултатите показват, че присъствието на втора звезда не прави непременно невъзможно съществуването на планета в обитаемата зона. При определени условия орбитата ѝ може да остане стабилна в продължение на милиони години.

Това разширява перспективите пред търсенето на светове, подобни на Земята. Разбира се, стабилната орбита сама по себе си не гарантира, че една планета може да поддържа живот. За астрономите са важни и редица други характеристики, включително съставът на атмосферата и наличието на магнитно поле.

Вероятността планетите да оцелеят в компютърните симулации в зависимост от разстоянието им до главната звезда. Източник: Li et al., The Astrophysical Journal, 2026.

Една стара астрономическа загадка получава нов отговор

Изследването дава възможност на учените да изключат съществуването на гигантски екзопланети с маса, равна или по-голяма от тази на Юпитер, в изследваните области около двете звезди.

Около главната звезда наблюденията позволяват подобни планети да бъдат изключени на разстояние до около пет астрономически единици (AU). За сравнение, това е приблизително разстоянието между Слънцето и Юпитер – най-големия газов гигант в нашата Слънчева система.

Този резултат е любопитен и от историческа гледна точка.

Още през 1855 г. британският астроном Уилям Джейкъб предполага, че около звездите в системата 70 Oph AB обикаля планета. Така тя влиза в историята като първата звездна система, за която е изказана хипотеза за съществуването на екзопланета, припомнят изследователи от Мичиганския университет (U-M).

Предположението на Джейкъб впоследствие не се потвърждава. По-нови наблюдения обаче откриват колебания в движението на звездата, които биха могли да се дължат на гравитационното въздействие на планета с размерите на Юпитер.

Новият анализ показва, че този предполагаем планетен сигнал най-вероятно е причинен от активността на самата звезда. Именно звездната активност е един от основните фактори, които затрудняват търсенето на екзопланети чрез метода на радиалните скорости.

„Чувствата ни са смесени – изпитваме едновременно разочарование и вълнение“, казва Итин Ли, астроном от Мичиганския университет и водещ автор на изследването.

„Установяваме, че там няма планета с размерите на Юпитер, но същевременно поставяме началото на нов етап в изучаването на тази историческа звездна система.“

Ами ако около тези звезди все пак има друга Земя?

Въпреки че учените успяват да изключат наличието на големи газови гиганти, планетите от земен тип остават извън възможностите за надеждно откриване чрез използваните наблюдения.

Следователно системата 70 Oph AB все още може да приютява планети с масата на Земята.

Нещо повече – благодарение на симулациите изследователите вече знаят в кои области подобни светове имат най-голям шанс да съществуват и да запазят стабилни орбитите си.

Получените резултати могат да послужат и като основа за проучването на други двойни звездни системи.

Откриването на планета с подходящи условия обаче е само първата стъпка. Следващото предизвикателство е да се установи дали на нея действително може да съществува живот. Една от възможностите е учените да търсят характерни химически вещества в атмосферата ѝ. Сред тях специално внимание привлича метанът като възможен признак за живот на друга планета.

Различни видове планетни орбити в двойни звездни системи. Източник: Phillip D. Hall/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0.

Повече звезди означава и повече възможности за живот

Според NASA повече от половината звезди, които виждаме в небето, имат поне един звезден спътник.

Ако планетите могат да запазват стабилни орбити и в подобни системи, това би разширило значително възможностите за откриване на потенциално обитаеми светове.

Особено големи надежди учените възлагат на бъдещите поколения астрономически инструменти и космически обсерватории.

Сред най-обещаващите проекти е Habitable Worlds Observatory (HWO) на NASA – бъдеща космическа обсерватория, създадена специално за изучаване и пряко наблюдение на планети извън Слънчевата система.

„Като цяло резултатите ни показват, че около главната звезда в системата 70 Oph могат да съществуват планети по орбити от тип S, включително планети от земен тип, които се движат по стабилни орбити в рамките на обитаемата зона“, заключават авторите.

„Ако двойните звездни системи могат да приютяват планети, подобни на Земята, 70 Oph е едно от най-подходящите места, на които да ги търсим.“

Макар откриването на подобен свят да не означава, че човечеството скоро ще може да го достигне, то неизбежно повдига и въпроса за бъдещето на междупланетните пътешествия. А ако някога решим да се заселим отвъд Слънчевата система, пред нас ще възникнат и съвсем практически предизвикателства – например колко души биха били необходими за създаването на устойчива човешка колония на друга планета.

Изследването е публикувано в научното списание The Astrophysical Journal.