數千萬顆“三體”遍布銀河？

多年來，我們一直很好奇，成對的恒星，或者說“雙星”，是否會擁有行星？像科幻影片《星球大戰》中的“塔圖因”（Tatooine）一樣的行星，是否真的存在？

一些理論家認為，雙星系統周圍的環境過于動蕩，行星無法形成；而且，由于雙星自身也在相互繞轉，引力的強度會不斷變化，即便行星可以形成，它最終也可能會被拋射入太空，或者撞上雙星系統中的某顆恒星。

然而，美國航空航天局（NASA）于2009年3月發射升空的“開普勒”號探測器在2011年9月證明，擁有兩顆落日的行星（也就是小說《三體》中描繪的“三體”）是存在的—它就是開普勒16b。幾個月后，“開普勒食雙星工作組”又發現了兩顆環雙星行星開普勒34b和開普勒35b。事實上，計算表明，在銀河系中可能就存在數千萬顆環雙星行星。

行星可能在動蕩的邊緣誕生

最新發現的一顆環雙星行星是開普勒46b（又稱PH1），由美國約翰斯·霍普金斯大學的研究生韋塞林·科斯托夫和參與“行星獵人”計劃的天文愛好者分別發現。開普勒46b是一個四星系統中的行星，這進一步拓寬了行星形成地的多樣性。

迄今為止，人們已經發現了七顆環雙星行星，這意味著我們已經發現了一類全新的行星系統。考慮到這七顆行星是在搜尋了大約1000個食雙星系統之后所發現的，我們可以保守地估計，銀河系中應該有數千萬個這樣的環雙星行星系統。

盡管類似于地球大小的環雙星行星非常難以探測，但搜尋較小巖質行星的工作仍在繼續。我們從已探測到的環雙星行星中發現了許多有趣的現象。例如，在所有食雙星中，有一半相互繞轉周期小于2.7天，因此我們預計，擁有行星的雙星中，有一半的雙星相互繞轉周期也小于2.7天。但實際情況并非如此，擁有行星的雙星相互繞轉周期最短的是7.4天。為什么？我們猜測，這可能與最初使得雙星如此靠近的機制有關。

環雙星行星往往會在非常靠近宿主雙星的軌道上運動。如果靠得更近一些，這些行星的軌道就會變得不穩定。那么，是什么原因使得它們處于如此危險的境地？找到環雙星行星的軌道如此接近不穩定半徑的原因，能幫助我們完善有關行星起源，以及它們的軌道如何隨時間演化的理論。盡管我們目前還不清楚，為什么這些行星看上去似乎更青睞如此危險的軌道，但我們也能推測出一些更深層的東西：這些行星處于動蕩環境的邊緣，說明行星的形成過程是劇烈而穩健的。

三體的宜居帶

開普勒計劃發現的環雙星行星，許多都位于臨界穩定半徑附近，這一特點帶來了一個有趣的結果。對于相應系統中的恒星而言，臨界半徑通常都靠近其宜居帶—即某顆恒星周圍的特定區域（這里是指雙星系統中兩顆恒星周圍的特定區域），來自恒星的能量使得這一區域中的行星的溫度可以維持液態水的存在。過于靠近恒星，行星上的水會變成氣體；而距離太遠，水又會結冰。而根據我們目前所知，水是生命存在的必要條件。

對于單顆恒星而言，宜居帶是該恒星周圍的一個球形殼層區域。在一個雙星系統中，每一顆恒星都有自己的宜居帶。如果這兩顆恒星間距非常近，它們的宜居帶就會合并成一個扭曲的橢球形，開普勒任務發現的那些環雙星行星所面臨的情況正是如此。當兩顆恒星相互繞轉時，這個組合而成的宜居帶也會隨之一起轉動。由于恒星相互繞轉的速度比行星繞恒星轉動的速度更快，因此宜居帶轉動的速度會比行星公轉的速度更快。與在一條近圓軌道上繞太陽轉動的地球不同，環雙星行星與兩顆宿主恒星之間的距離在一個公轉周期里可能會發生劇烈變化。因此，隨著恒星間的相互繞轉，這顆行星上的季節在短短幾周內就可能發生急劇變遷。天氣變化的幅度會很大，而且只遵循大致的規律，有位科學家說：“這就像坐過山車一樣”。

在已發現的七顆環雙星行星中，有兩顆位于所在雙星系統的宜居帶中，這個比例高得出奇。雖然位于宜居帶中并不意味著那里的環境一定適宜生命存在—例如，地球的衛星月球也處于太陽的宜居帶中，但那里卻是不毛之地，因為它質量太小無法維持一個大氣層的存在—但位于宜居帶中的環雙星行星的比例如此之高，確實值得我們停下腳步認真思量。這些環雙星行星環境嚴苛，季節快速變化，如果其上存在生命乃至文明的話，那會是什么樣呢？