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在电影《星球大战》中，天行者家族生活在一颗名叫塔图因的星球上。这颗行星和地球完全不一样，它的头顶有两颗太阳，也就是说，它位于一个双星系统中。 科幻是科幻，科学是科学。在现实生活中，双星系统中的行星想要孕育生命，不是一件容易的事。即使两颗恒星产生的热量没把行星烤得融化，混乱的引力也可能会让行星的轨道非常不稳定。因此，长期以来，科学家们很少考虑这种系统中的行星是否会孕育生命的问题。 不过，在银河系中，这种双星系统又非常常见，大约有85%的恒星周围都至少有一颗恒星作为同伴。反而是像太阳这样孤独的恒星，是一种特例。如果真的只有像太阳这样独自流浪的恒星周围才可能孕育生命，那么银河系内可能宜居的恒星就直接被排除了85%，大大降低的生命出现的概率。 难道这样的系统中，真的不能孕育生命了吗？毕竟，别说是双星，甚至是三合星系统中，我们都期待有生命出现呢，比如4.22光年以外的三体星——比邻星b。 同时就职于伊利诺伊大学香槟分校和华盛顿大学的天体物理学家Siegfried Eggl对此表示“不甘心”，他决定放下以往的印象，真正通过实验来探索这种可能性。为此，他和他的同事，来自于纽约大学阿布扎比分校（阿联酋）的Georgakarakos和Ian Dobbs-Dixon构建了一个分析框架，从而对一个双星系统中的宜居区域进行分析。 所谓的宜居区域，就是一块能够保证行星的温度接近地球平均温度，从而允许液态水存在的范围。这要求行星距离宿主恒星不能太近，否则表面的水就会被全部蒸干；同时也不能太远，否则表面的水甚至大气成分都被冻结。 对于双星系统来说，宜居带的要求还要更多一条。因为两颗恒星会导致引力非常混乱，因此行星必须要处在一个非常微妙的位置上，否则就可能在两颗恒星的引力干扰下到处乱窜，温度忽高忽低，甚至行星本身都被甩出系统。即使没被甩出去，这里的行星也会有偏心率很高的轨道，这对于温度的稳定性也是具有很大挑战的。 Eggl介绍说：“我们利用了来自于开普勒望远镜收集到的大量信息，比如恒星的质量、亮度、巨行星的位置以及其他参数，从而开发出了一种有效的手段，来确认哪些能够允许像地球这样的行星成为宜居星球的双星系统。” 开普勒望远镜是NASA在2009年发射的一台空间望远镜，其主要目的就是在宇宙中寻找系外行星，尤其是类似于地球这样的宜居行星，其观测方法就是我们此前介绍过的凌日法。开普勒望远镜在2018年正式退役，但留下了大量的数据供科学家们分析。在服役期间，它对10万多颗恒星进行了光度分析，发现了两千多颗系外行星，对人类的系外行星研究来说居功至伟。 在这些系外行星中，有大家比较熟悉的超级地球——开普勒 452b，是迄今为止发现最类似地球的系外行星之一。如今，Eggl等人对其中的双星系统进行了分析，试图寻找其中的宜居世界。 在开普勒望远镜的数据中，研究团队选择了其中的9个系统，分别是开普勒16、开普勒34、开普勒35、开普勒38、开普勒64、开普勒413、开普勒453、开普勒1647和开普勒1661。他们并没有利用模拟来对这些系统进行分析，因为模拟的时间太长。取而代之的，是一套他们自己开发的方程。 Eggl说道：“这种分析方法几乎可以说完全不需要借助计算机的帮助，其中有一部分是通过数值模型来代入信息的，比如行星大气层与恒星的光照量以及光谱之间的相互关系，这一点确实很难分析出来，因此我们选择使用此前计算好的大气模型来代入。我们的这个方法有很大的优势，那就是所有人都可以借助这个方程式，将其应用到不同的系统中，这样就可以确定其中哪一部分区域是像地球一样的世界。” 结果表明，在这九个双星系统中，有两个是完全不适合生命居住的，分别是开普勒 16和开普勒 1647。对于这两个系统来说，内部完全不存在稳定的宜居带。也就是说，这两个系统中的行星，要么会遭遇恐怖的严寒而被冰封，要么就会过于靠近恒星，变成焦热的炼狱。 不过，其中还是有5个系统的确存在着相对稳定的宜居带，那就是开普勒 34、开普勒 35、开普勒 38、开普勒 64和开普勒 413。在这5个系统中，开普勒 38尤其具备孕育生命的机会。而其余两个系统，宜居性介于上述两类双星系统之间。 Eggl随后说：“只要找到一颗处于稳定轨道上的潜在宜居行星，我们就会展开对它的研究，分析它从两颗恒星上能够获取多少辐射。利用对恒星的演化阶段和行星的轨道的建模，我们就能够推测出这颗行星能够接收到辐射量的数据。”通过这个数据，就可以推测出行星表面大致的温度了。 研究人员还提出：巨行星的存在，对于其他行星的轨道也会产生比较明显的干扰。因此他们建议，如果我们想要在双星系统中寻找宜居的行星，最好在已经确定巨行星情况的系统，这样计算出来的类地行星轨道会比较可靠。 如果双星系统真的能够孕育生命，那么对于我们来说就是一个好消息，这意味着我们可以寻找地外生命的范围再一次扩大了。 你可能会问：如果双星系统都存在宜居带了，是否意味着三合星系统中也可能会孕育生命呢、比如比邻星？ 显然，和双星系统相比，三合星系统要更加复杂。就算三合星系统可能有宜居带的存在，对于“三体人”来说，问题也并没有解决，因为真正可能导致比邻星b无法孕育生命的，未必是温度，而是比邻星的恐怖辐射。 |
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