Проблема трех тел — одна из самых сложных задач в физике. Гравитационные взаимодействия и результирующие движения между тремя массивными телами, как известно, трудно предсказать из-за присущей им нестабильности. Классический пример — планета, вращающаяся вокруг двух звезд, также известная как «ограниченная проблема трех тел». Несмотря на эту сложность, существуют потенциально стабильные конфигурации орбит для планет в таких системах. Новые исследования показывают, что в близлежащей звездной системе Альфа Центавра AB может находиться супер-Юпитер на стабильной орбите.
Понимание проблемы трех тел
Проблема трех тел — одна из самых увлекательных и сложных загадок в физике и астрономии. По своей сути она исследует гравитационное взаимодействие между тремя большими массами, такими как звезды или планеты, и непредсказуемые проблемы, которые они представляют.
Представьте себе три массивных объекта, движущихся в пространстве, каждый из которых притягивается гравитацией остальных. Динамика этой системы необычайно сложна, поскольку каждое тело одновременно оказывает притягательную силу на два других. Такая конфигурация делает индивидуальные траектории тел трудно предсказуемыми в долгосрочной перспективе.
Один из самых интригующих примеров проблемы трех тел — планета, вращающаяся вокруг двух звезд, как это бывает в бинарных звездных системах. Этот сценарий часто называют «ограниченной проблемой трех тел». В отличие от простой орбиты вокруг одной звезды, где законы Кеплера позволяют делать относительно точные прогнозы, планета в бинарной системе должна перемещаться между двумя основными гравитационными влияниями.
Эта задача усугубляется нестабильностью, присущей этим конфигурациям. Орбиты могут быть хаотичными и чувствительными к малейшим возмущениям, а это значит, что небольшие начальные вариации могут привести к совершенно иным результатам на космических временных масштабах.
Случай Альфы Центавра
Однако в случае пары звезд, таких как Альфа Центавра AB, где два компонента (Альфа Центавра A и Альфа Центавра B) находятся на относительно большом расстоянии друг от друга (около 4,37 световых лет) по сравнению с третьим объектом, можно предположить потенциально стабильные орбиты для небольших тел, таких как планеты.
Напомним, что Альфа Центавра AB состоит из двух звезд, похожих на Солнце, — Альфа Центавра A и Альфа Центавра B. Альфа Центавра А — звезда класса G, чуть более массивная, чем наше Солнце, а Альфа Центавра В — звезда класса K, чуть менее массивная.
В последних работах исследователи изучали нашу ближайшую бинарную соседку, чтобы понять, может ли в этой системе находиться «супер-Юпитер», и определить, по какой орбите может двигаться эта гигантская планета.
Сравнение с другими бинарными системами и последствия для стабильности
В рамках данного исследования ученые сравнили эту систему с другой бинарной системой, известной как GJ65AB (Gliese 65). Хотя GJ65AB состоит из двух более массивных звезд, сходство в соотношении их масс и эксцентриситете орбит делает сравнение уместным.
Более того, на стабильной орбите GJ65AB находится экзопланета массой с Нептун, что позволяет предположить, что аналогичные условия могут быть благоприятны и для Альфы Центавра AB.
Для работы исследователи использовали метод Mean Exponential Growth Factor of Nearby Orbits (MEGNO). Этот метод используется для оценки стабильности планетарных орбит путем измерения экспоненциального роста орбитальных отклонений. В частности, команда провела моделирование, чтобы определить параметры орбиты, которые позволили бы планете массой с Юпитер поддерживать стабильную орбиту вокруг Альфы Центавра A или B.
Результаты показали зону потенциальной стабильности для планеты с массой, примерно в 350 раз превышающей массу Земли, при определенных орбитальных параметрах.
Отметим, что хотя моделирование показывает возможность стабильной орбиты для супер-Юпитера в Альфе Центавра AB, это не гарантирует реального существования такой планеты.
