问伊森：两个行星可以存在于同一轨道上吗？

尽管可能存在随机的小行星或彗星带来的危险，但我们的太阳系是一个非常稳定的地方，在整个太阳生命中，所有八个行星都保持在其轨道上。但是所有的太阳能系统都和我们一样吗？在查看了每周专栏的问题之后，我从Dee Hurley中选择了一个精彩的问题：

会有两个行星位于同一轨道的太阳系吗？

这是一个非常好的问题，在我们的太阳系中有几个答案可以回答。



根据国际天文学家联盟（IAU）的说法，一个轨道运行的物体需要三个条件才能获得行星的状态：

1.处于流体静力平衡状态，也就是说，其重力足以实现球形（使旋转使该形状变形）。
2.在太阳周围而不是在另一个物体周围绕轨道运动。
3.清除行星，竞争对手的轨道。

严格来说，第三段排除了在轨道上找到两个行星的可能性。



但是，让我们不必为明确的定义而烦恼。最好考虑两个类地行星是否可以绕其恒星在同一轨道上。主要问题将是重力，它可以通过两种方式之一破坏双轨道：重力相互作用将极大地``撞击''一颗行星，其结果将是落在太阳下或从系统中飞出，或者相互吸引将使行星团结起来，形成令人印象深刻的碰撞。



当太阳系只有几千万年的时候，最后一个选择发生在地球上。由于碰撞，月亮出现了，很可能是地球表面发生了变化。

两个行星处于同一轨道并不是很方便，因为在这种情况下，没有真正的稳定性。人们可以希望有一个准稳定的轨道，该轨道可以存在数十亿年，然后再发生两次事故之一。为了描述这一点，我想介绍拉格朗日点的概念。



如果仅考虑两个质量-太阳和一个行星-有五个点，称为拉格朗日点，围绕这些点，太阳和行星的引力相互抵消，并且其中的小质量物体始终可以随着前两个在轨道上运动。不幸的是，只有点L4和L5是稳定的。结果，所有从点L1，L2或L3开始的东西要么与行星碰撞，要么被抛出系统。

但是在L4和L5点附近，小行星会聚积。有成千上万的天然气巨人，但地球也有一个：小行星3753 Cruithne，现在与我们的世界处于准稳定轨道！



尽管这颗小行星在数十亿年的时间尺度上都是不稳定的，但这就是两个行星可以在一个轨道上存在的方式。双星行星也是可能的，例如地球/月球（或冥王星/夏隆）系统，其中行星与月球之间没有明确的分隔。如果系统中的两个行星具有相同的质量和大小，并且相隔一小段距离，则该系统可以称为双行星或双行星。最近的研究表明这种系统的存在。



但是还有另一种对您来说似乎不稳定的方法：两个处于不同轨道的行星，一个位于另一个轨道内，并且周期性地改变位置。您可能会认为这是精神错乱，但是在太阳系中有一个这样的例子：土星的两个卫星，Epimetheus和Janus。

每四年一次，更接近土星的月球便征服了外层月球，它们的引力使内层月球进入外层轨道，外层月球进入内层轨道。



在过去的25年中，我们已经多次观看了他们的舞蹈，据我们所知，这种配置在太阳系存在期间是稳定的。也就是说，在我们银河系中的某处很可能存在一个行星系统，其中两个行星（而不是卫星）表现得像这样！



坏消息是，在我们发现的成千上万的行星中，我们还不知道一个单一的二元系统。回顾了几年前开始开放这种系统的新闻。当然，我们的技术仍不足以打开系外行星周围的卫星，我们希望它们在那里。

实际上，这种联合使用轨道的情况很少见，但又如此罕见，以至于我们从未遇到过。给我们一个望远镜寻找更好的行星，一百万颗恒星和十年的时间，我敢打赌，我们将找到在一个轨道上存在两个行星的所有三种情况的例子。引力定律和我们的模拟认为应该实现这种情况。仍然只有找到它们。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN400411/