巨大行星周围的冰和岩石构成了地球和太阳系中一些最可能适宜居住的区域。到目前为止，人们只发现了一颗绕着遥远恒星运行的行星运行着潜在卫星，但考虑到围绕地球太阳运行的卫星数量众多，似乎仍有更多的外卫星未被发现。一项新的研究表明，正如著名的《星球大战》星球塔图因所描绘的那样，围绕着双星运行的行星可以抓住它们的卫星，为生命的进化创造场所。然而双星系统可以在稳定性方面带来挑战，而它们的单星系统却可以避免这种挑战。在这两种系统中，恒星都有轻微的移动，可能会干扰任何绕轨道运行的行星及其卫星。
博科园-科学科普：当两颗恒星在一起跳舞时，就增加了恒星撞击行星和月亮的几率。泽西州普林斯顿高等研究所(Institute for Advanced Study)的行星理论家阿德里安?哈默斯(Adrian Hamers)说：稳定性是宜居性的首要条件。哈默斯和他的同事们对美国宇航局斯凯普勒太空望远镜(skepler Space Telescope)发现绕双星运行的10颗确认系外行星的稳定性进行了建模。研究人员计算出使用未来仪器可以探测到外卫星的稳定区域。如果外周卫星的轨道不稳定，那么在极端情况下，它就会被抛出系统。
稳定的卫星
在近十年的研究中，开普勒望远镜发现了10颗围绕9对恒星运行的系外行星。这些行星离它们的恒星很近，在不超过7个地球日的时间内快速旋转。每一对恒星都是紧密排列的，它们之间的距离仅为地球到太阳距离的十分之一，这一数字被称为一个天文单位(AU)。这些行星本身围绕其恒星的质心运行，距离约为一个天文单位，使这些行星环绕双星运行。(行星也可以围绕双星对中的一颗恒星运行;如果这两颗行星之间的距离足够远，那么这颗行星的行为可能更像是在围绕一颗恒星旋转。虽然围绕一颗恒星运行的行星的外卫星是一种经过深入研究的现象，但在双星系统中，对外卫星所做的工作较少。
一个围绕着开普勒- 35a和开普勒- b双星系统运行的有水行星艺术图，像这样的世界可以容纳可能适宜居住的卫星。图片：NASA/JPL-Caltech
使用其他望远镜已经发现了一些环绕双星的行星，但这项新研究的研究人员对新发现的开普勒行星特别感兴趣。很好奇，围绕这些双星运行的系外卫星的轨道中，哪些是动态稳定的？科学家们对围绕着恒星对的行星的卫星进行了多次模拟。结果表明，稳定的模拟卫星仍然离它们的行星很近，相距约0.01 AU，因此这些卫星受恒星对引力的影响较小。卫星在环绕更大的行星时也更稳定。事实证明，月球绕行星运行的角度与行星绕太阳运行的角度相比也很重要。当月球与行星轨道形成90度角时，月球在变得不稳定、撞到行星或偶尔撞到恒星之前，会大范围振荡。站在绕着一颗有两颗星星的行星运行的月球上，会是什么样子？
这将很大程度上取决于月球的方位和自转周期。如果月球与木星的卫星相似，那么它的“一天”可能会跨越好几天。这些系外卫星的紧密轨道意味着它们应该在大约10个地球日的时间里绕着它们的巨行星旋转。在月外卫星的‘白天’期间，天空中会出现两颗星星，它们之间的距离约为40度，在‘白天’期间会明显移动。此外，有时这两颗双星会相互遮挡，在有限的时间内只能看到一颗恒星。如果这三个物体在同一平面上运动，行星本身大约每10天就会遮住这些恒星。然而，如果它们相互倾斜，日食是可以避免的。尽管这项新研究并没有直接寻找系外卫星，但这一发现可能有助于未来对这些诱人物体的搜寻。
开普勒-16b的构想图，开普勒-16b是围绕两颗恒星运行的气态巨星。位于较温暖地区、离恒星较近的气态巨行星可能拥有可居住的系外卫星。然而开普勒-16b太冷了，任何卫星都不能拥有液态水。图片：T. Pyle/NASA/JPL-Caltech
通过确定环绕双星的外系卫星无法生存的区域，这项研究可以帮助科学家们排除模糊的信号。这种误导信号可能是由恒星活动或恒星黑子造成。新发现还揭示了双星周围外圆稳定性的限制，这取决于行星的质量与其恒星的质量之比。这种关系可能适用于任何外双星系统。不过也提出了一个警告，即该团队专注于开普勒双星;研究人员并没有彻底调查外部双星。美国国家航空航天局(NASA)最近发射的凌日系外行星勘测卫星(Transiting Exoplanet Survey Satellite)等望远镜，以及即将发射的欧洲契普斯(CHEOPS)和柏拉图(PLATO)探测器，可能都适合搜寻系外卫星，这项研究发表在《皇家天文学会月刊》上。
博科园-科学科普｜文：Nola Taylor Redd/Space
参考期刊文献:《皇家天文学会月刊》
DOI:doi.org/10.1093/mnras/sty2117
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