大质量气态巨行星在双星周围比在单个恒星周围更容易形成
计算机模拟行星在双星盘中形成的过程。图片来源：中央兰开夏大学
（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻（穆罕默德·图欣）：新的计算机模拟显示，双星系统通过一种称为引力不稳定性的过程，极其高效地产生大量气态巨行星。虽然双星附近因剧烈引力仍被视为“禁区”，但这些系统的外围区域为盘体更容易破碎和形成行星提供了理想环境，而非单颗恒星周围。
几十年来，围绕两颗恒星运行的世界形象一直被归类为科幻小说。塔图因标志性的双日落被视为电影中的奇观——这是宇宙进化的美丽却不太可能的结果。天文学家长期以来认为，两颗恒星之间复杂的引力拉锯战会创造一个过于混乱和暴力的环境，导致稳定世界难以形成。传统观点认为，如果你想找到行星，应该寻找像我们太阳那样的孤立恒星。
然而，兰开夏大学天体物理学家的开创性研究正在颠覆这一假设。双星系统——银河系中极为常见——远非阻碍行星生长，反而可能比单星系统更具生产力。研究表明，在适当条件下，两颗恒星的存在反而成为催化剂而非威慑，导致大量巨型行星迅速诞生，单一恒星系统难以匹敌。
穿越禁区
由马修·蒂斯代尔博士领导的研究团队利用最先进的计算机模拟技术观察气体盘如何围绕年轻双星的演化。这些模拟提供了高分辨率的观察，展示了最终凝聚成行星的旋转物质中重力与热量的微妙平衡。数据证实，确实存在一个非常接近双星对的“危险区”。在这个内层区域，两颗恒星之间的引力相互作用过于强烈，形成了一个禁区，气体被激动得无法稳定轨道或聚集在一起。
但随着你离主角们越来越远，故事发生了巨大变化。模拟显示，一旦气体盘延伸出这一湍流内区，环境趋于稳定，成为大质量行星形成的“游乐场”。在这些较冷、更遥远的区域，盘面容易受到一种称为引力不稳定性的过程影响。当一个巨大的气体和尘埃盘变得非常沉重，无法承受自身重量时，它会碎裂成明显且密集的团块。
碎片化的力量
这种破碎过程在双星系统中似乎比环绕单颗恒星的盘状结构更有效。根据团队的研究发现，这些破碎的团块作为年轻行星的种子，形成速度远快于通过缓慢积累尘埃和岩石的方式。研究人员发现，围绕双星的盘状结构不仅平均产生更多行星，而且更多天体成长为比木星更大的气态巨行星。
这些系统的动态极为活跃。由于许多行星在外盘相对接近形成，新世界之间的引力相互作用频繁且强烈。虽然许多行星围绕双子星稳定且宽广的轨道运行，但环境的“生产性”具有次要影响。其中一些年轻行星最终被邻近行星完全驱逐出系统，成为自由漂浮行星——孤独地漂流于星际空间的黑暗中，没有母星。
解释现实中的塔图因
这些发现为天文学家已经通过望远镜看到的现实提供了重要的理论框架。迄今为止，已有50多个环双星系外行星通过不同任务确认存在。许多这些世界都位于宽广轨道上，远离中央的“禁区”，这与兰开夏团队的模拟完美契合。这项研究不仅解释了这些行星是如何形成的，还解释了为什么我们在它们系统的外围地区看到如此多的行星。
负责该项目的迪米特里斯·斯塔马泰洛斯博士指出，科学界对这些系统的看法正在经历重大转变。通过证明引力不稳定是形成这些世界的主要途径，研究表明银河系中可能比以往任何人计算的都更密集的双太阳行星。这项研究弥合了理论建模与日益增多的发现系外行星目录之间的鸿沟，暗示宇宙中的“塔图因”是自然的常规产物。
为什么这很重要
这一发现从根本上改变了我们对行星在宇宙中最可能存在位置的理解。由于双星占我们银河系恒星人口的相当大比例，认识到它们是高效的行星生成者，表明银河系中行星的总数可能远超当前估计。
此外，这项研究为下一代天文发现奠定了基础。随着像ALMA、詹姆斯·韦伯太空望远镜和即将到来的超大型望远镜（ELT）等强大新设施开始深入探测年轻恒星系统，他们将特别关注这些模拟预测的破碎和引力不稳定性迹象。理解双星盘的“危险区”和“游乐场”使科学家能够更有效地精准观察，使我们更接近实时看到这些巨大双太阳世界的诞生。
研究详情
Matthew Teasdale 等，《通过盘片碎片形成环双星行星》，英国皇家天文学会月刊（2026年）。DOI：10.1093/mnras/stag476
