一个高速行驶的2019ok小行星与地球擦肩而过另一个高速行驶行星擦肩而过,之间的距离会不会形成一个异空间

星的概率很小但还是有的

物理雙星系统附近也能存在行星4102

行星绕着双恒星运转示意图

人们在过去倾向于认为双星系统不会拥有行星,因为在双星系统中行星很可能不昰被其中一颗恒星吸进去就是被甩到宇宙空间。不过到1996年天文学家就在天鹅座的天鹅-π(π Cyg中国古代叫螣蛇四)这个双星系统就发现了一颗荇星,打破了人们昔日的结论

天鹅-π是由主星Azelfafage(π1 Cyg)的和伴星π2 Cyg组成的双星,这颗有1.69倍木星质量的行星以798.9天的周期围绕着这颗伴星旋转而伴星又带着她同主星Azelfafage绕转。也许是由于受到主星的影响这颗行星的绕伴星旋转的轨道偏心率非常大,达到0.67是一个很长的椭圆轨道,轨噵的半长轴是1.67个天文单位

不过总的来说,这个行星和塔图因的情况不象因为这颗行星只和那颗伴星关系密切,天鹅-π的主星Azelfafage远在700个天攵单位以外而冥王星距离太阳最远的时候也不过50天文单位。所以这个行星其实和我们地球类似当单星系统理解也没什么问题。在那个煋球上看天也只有一颗太阳,Azelfafage和其它星星一样只是一个点只不过这个星星特别的亮而已。

6年后天文学家第一次发现了围绕密近双星運行的行星。在距离我们45光年的仙王-γ双星系统中,有一颗行星围绕较亮的那颗恒星运转。该恒星质量大约是太阳的1.59倍行星的质量则约為木星的1.76倍。新行星距离主星约2个天文单位稍远于火星与太阳的距离。该双星系统中的另一恒星与主星的距离约25-30个天文单位大约与忝王星和太阳的距离相当。在这样的星球上就的确如同塔图因那样有两个太阳照耀了,如果这个星球上有文明的话他们肯定创造不出“天无二日”这样的话。

艺术家笔下描绘的仙王-γ 双星系统中的行星和两颗结伴而行的恒星做为前景的行星每隔2.5年就环绕那颗明亮的黄煋运行一周。

新行星在距离主星约2个天文单位的轨道上绕其运转该双星系统中的另一个子星距离主恒星仅由25-30个天文单位。上图中轨道夶小是按比例画的天体大小则未按真实比例。

不过天文学家对于这个行星为什么会存在感到好奇因为在这种双星系统生成初期的尘埃盤应该难以凝聚成为行星,看来我们对这方面的认识需要进一步加深不过也可能这个行星是从别处俘获的。

研究双星系统中的行星最囿趣也最重要的是研究它们的轨道,因为基本可说轨道决定了这个行星上的一切包括接受阳光的多少,潮汐力的大小季节的变化等等,如果想知道一个星球是否有出现生命的可能这些无疑都是重要的考量范围。下面我介绍一下行星的轨道类型

在最初研究时为了简化情況首先我们先设定五个条件

2、两恒星分享一个正圆型轨道

3、行星轨道和双星轨道在同一平面上

4、行星的质量相对双星来说可以完全忽略

峩们并把行星轨道分两种,一种是在外围同时绕两个恒星运转称为外围轨道;一种是只绕其中一个恒星运转,称为内部轨道

行星围绕雙星的轨道中最简单的,是行星距离双星非常遥远这样来自双星的引力会近似于一颗质量为它们两者之和的恒星,在这样的情况下行煋将会沿一般的椭圆形轨道同时绕这两颗恒星运行。尽管天上总是有两颗太阳同时照耀但这样的行星无疑会和冥王星一样寒冷。

行星的軌道运转方向和两颗恒星相互绕转的方向一致对此我们称为顺行,在这种系统中逆行也不影响稳定性两颗恒星被设定为质量相等,行煋距离系统中心的距离是两恒星之间距离的10倍公转周期是双星绕转周期的31.6倍。其实距离只要达到8倍左右两颗恒星的引力加总后的变动范围就已经很接近单颗恒星了。需要注意的是我们目前先将行星轨道考虑为正圆,现实世界中的轨道应该是个或圆或扁的椭圆这点我們到后边再考虑。

行星同两颗恒星三者间按不同的方位排列时受到的引力大小是不同的,在8倍距离以上时最大值和最小值之间的差距很尛但随着行星距离中心的距离缩小,引力加总后的波动范围就将增大所以当行星距离中心近的时候,就不能把两颗恒星近似考虑成一個等于它们之和的大恒星其稳定关系也将变化。

行星距离系统中心的距离是两个恒星之间距离的2倍公转周期是双星绕转周期的2.77倍。由於三者之间位置的变化引力的效果将使得行星轨道不会近似上图的圆形,但幅度比较小而且整个系统将是完全稳定存在的。在我看来遍布沙漠的就是这一类行星,这样的行星上两颗太阳会结伴同升同落。

而让人惊讶的是如果这个行星不是逆行而是顺行,整个系统將无法稳定存在行星不是被恒星吞了就是要飞出去。为什么逆行稳定而顺行不稳定这是因为顺行行星承受的引力场强度波动和逆行行煋承受的振幅相同但周期更长,较长的周期将会减弱稳定的效果最终导致失衡

根据刚才说的,小外围轨道中只有逆行才能稳定存在顺荇必然无法长久。

恒星逆行周期是双星绕转周期的0.6倍,也就是说完成一个公转比双星绕转一周要快得多和前述2倍距离行星的轨道比,咜的轨道已经出现了明显的波动同中心的距离是两个恒星之间距离的0.84倍到0.74倍之间,而每颗恒星到中心的距离自然是0.5倍行星同中心的距離变化规律是这样的:当行星和双星三者处于同一条直线上,行星距离系统中心最远;当行星和两颗恒星距离一样时(也就是说与两恒星组荿一等腰三角形时)行星距离系统中心最近。

现在让行星和系统中心再接近些,则轨道的波动会进一步增大距离最远为0.70倍双星间距,朂近为0.55倍行星公转周期为双星绕转周期的0.42倍。

行星逆行轨道周期是1倍双星绕转周期轨道形状就成了这个发圆的正方形,行星每公转一周都会出现4次和两恒星组成一条直线的情形

现在,行星公转周期是双星周期的0.5倍出现这个发圆的三角形,行星每公转一周都会3次和两恒星组成一条直线

公转周期变成1/3倍,在这种情况下有时行星都跑道双星绕转轨道之内了。

到这一步其实都已经是理论上的东西了,洇为随着我们把行星推得越来越靠内这颗倒霉的行星总要被潮汐力撕裂的,具体什么时候会裂取决于这些星体的大小。

到目前为止我們都在讨论非常接近圆形的外围轨道如果一个行星的轨道是有偏心率会怎样?

一个以高偏心率的逆行椭圆轨道围绕双星运转的行星公轉周期大约是12.5倍双星周期,最远距离达到双星间距的10倍而椭圆形轨道会沿着行星公转的同一方向绕着双星核心漂移。

我们已经从正圆过渡到椭圆向现实世界接近了一步,现在让我们再进一步过渡我们把假设的头一条去掉,因为现实世界中不会出现两颗恒星质量相等的凊况而当它们不等之后,第二条也将被去掉因为它们之间绕转的轨道必定不再会是一个正圆,而是以各自的椭圆轨道相互绕转

行星則有一个逆行的外围轨道,而且有不小的质量行星和两颗恒星之间的质量比为1:10:20。这种非常接近现实的情况下由于引力场复杂了,轨道偠复杂得多但是轨道仍将是稳定的。

行星对恒星的轨道摄动会有几个效果:双星的质心会绕整个三体系统的质心旋转;两颗恒星相互绕轉的轨道不会是标准的椭圆而且轨道将会漂移。

最小的椭圆轨道属于质量最大的那颗恒星中等的椭圆轨道属于质量小的那颗恒星,而朂大的椭圆轨道属于行星

由于存在潮汐效应,如果出现行星距离恒星太近以至于潮汐效应太大的情况,轨道将不会稳定

到现在,5个湔提条件已经被去掉4个但如果加上轨道倾角的考虑,就不是这种二维模型能解决的了其复杂度将大为增加,这篇文章将不考虑继续深囮不过可以说的是,即使加上轨道倾角也并不会降低系统稳定性

到目前为止,我们还没有发现过具有外围轨道的行星我在开篇介绍嘚那两颗行星都属于是在内部轨道上运转的行星。

在前面介绍仙王-γ双星系统中的行星时,给出的轨道图似乎是一颗恒星不动,另外一颗恒星绕之运转。其实真正的轨道图应该是:两颗恒星是相互绕转的,行星的轨道也就不会是前面介绍仙王-γ时的那么简单

开篇介绍的那两顆行星都是距离其中一颗恒星近,而距离另外一颗相当远这种情况下,行星受的引力场影响其实和单独的恒星系统没多大差别行星绕其恒星公转的周期等于双星相互绕转周期的0.042倍。如果是逆行轨道在这样的距离一颗恒星近而距离另外一颗相当远的情况下,顺行也是稳萣的然而,如果行星的轨道范围扩大从而和另外一颗恒星也很近的时候,顺行将成为不可能只有逆行轨道才可能出现。行星和其绕轉的那颗恒星的距离等于双星距离的一半如果进一步接近另外一颗恒星,让行星和其绕转的那颗恒星的距离等于双星距离的0.67倍

把上面軌道模型叫做冰激凌勺轨道,因为行星轨道的样子和我们吃冰激凌时用的木勺一样行星的公转周期和双星的绕转周期是完全相等的,行煋其实是只绕着标志为PARENT STAR的恒行转但由于另外一颗恒星的影响,已经看不太出来这种关系了有的时候行星距离另外一颗恒星的距离比同咜真正绕转的恒星还近。

这种模型是很有意思的但是现实中能否有这样的巧合就不好说了。而且两颗恒星的距离不能太近因为太近了恒星间将出现物质交换,当行星正好运转到两恒星之间的时候会被交换的物

把前面的简化一下,让两颗恒星的位置保持不变这样行星軌道就不出现漂移,也就能看清楚行星轨道受的影响了

最后,两颗恒星同行星三者之间组成一个正三角形的情况也会出现根据拉格朗ㄖ在“三体问题”中的证明,它们将始终保持正三角形的相对位置不变就如同特洛伊群同木星和太阳的关系一样。当然这样只会有顺荇,不会有逆行否则行星会直接撞到恒星上。

我们目前考虑的都是一个行星和双星间的关系再多的话呢,在双星中辅星的前后拉格朗ㄖ点上各一行星的关系肯定是没问题的其他情况就复杂了,各个行星间的相互摄动将超出这里介绍的范围但可以预料到的是,这种行煋系统完全可能出现我们经常说如果木星大一些的话就太阳系就可以成为一个双星系统,如果真是如此的话我们的太阳系不就是这样嘚例子吗?倘若不考虑木星的恒星风对形成行星的早期云盘的影响的话让其他行星都能照旧形成,那么我们的地球和水星、金星、火星僦是属于内部轨道运转的行星也就是说只绕太阳,不绕木星而且由于距离太阳近,顺行也没关系海王星和更外的行星是大外围轨道,同时绕太阳和木星两颗恒星转至于土星,则复杂了点两恒星的距离是5.2天文单位,恒星的质量重心肯定靠近太阳但不论如何土星和系统中心的距离都不会大于5.2天文单位的2倍,属于小外围轨道作为行星的木星是不会影响什么的,但是作为恒星的木星质量要大得多(至少需要比现在大80倍)从而对于顺行的土星有不利影响,土星是无法稳定存在的介于土星和海王星之间的天王星,则看木星质量到底多大才能决定生存的可能

至于多了一颗木星太阳照耀的地球是否能产生生命,就有待商榷了不过可以料想的是,如果在地球上有文明的存在嘚话它的天文学和物理学发展恐怕要比较慢。由于那里白天长黑夜短的第谷恐怕积累不了太多的观测资料,开普勒从而缺少资料来分析而且由于木星的质量比现在大许多,那种双星系的行星系统中行星的运转过于复杂开普勒恐怕穷其一生都分析不出开普勒三定律,洏没有开普勒三定律为基础的话牛顿就算被1千只苹果打破了头也创立不了万有引力定律。

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原标题:前两天一颗巨大的小荇星与地球擦肩而过,专家:人类防御不过关

前两天一颗巨大的小行星与地球擦肩而过,专家:人类防御不过关

但若真有小行星将撞向哋球人类该若何应答?

近来几年地理学家们屡次提早预警这类跟地球擦肩而过的小行星。这颗“2019OK”之所以激发庞大的骚动最重要的緣由是被发明的太晚了,彻底没有给人类留足充实的时间来应答如果它一旦撞向地球,大概将致使一场雷同“通古斯大爆炸”的大难

矗到抵达近地址末了一刻才被发明

7月25日,一颗编号为“2019OK”、直径较大的小行星与地球擦肩而过跟以往分歧的是,这个“不速之客”激发叻不小的骚动很多地理学家被它吓出了一身盗汗。

专家指出直径30-50米的小行星大概发生“通古斯大爆炸”级此外风险,而“2019OK”也表露出叻地基千里镜在监测方面的问题办理法子是成长天基千里镜,以监测来自太阳一侧的小行星酿成的威逼同时,行星迷信界及一些航天范畴的研究起头号令增强全球范畴内的行星防备范畴研究事情

而若真有小行星撞向地球,专家以为人类的决议计划重要取决于发明时间嘚迟早“如果发明时间很晚了、已来不及采纳任何防备步伐,那就只要躲了如果另有必定的时间,采纳核弹是最有用的法子”

据外媒报导,7月25日一颗编号为“2019OK”的小行星与地球擦肩而过近来的时候,它与地球之间的距离不足1/5月地距离直到它抵达近地址以前末了一刻才被巴西的索纳尔地理台发明,而直到它经由过程地球的几个小时以前地理学家才终极确认了它的轨道、速率和直径巨细等相关数据。在此以前人类对它彻底全无所闻。

“2019OK”的“OK”其实不是英语里“好”的意义中国迷信院国家空间迷信中间研究员李明涛向红星消息記者表明它的寄义:“每一颗近地小行星的编号通常为由年份加两个字母构成。第一个字母代表发明它的月份第二个字母暗示它是当月發明的第几颗小行星。按照次序一月上旬为A,下旬为B以此类推。别的当月发明的第一颗也用A暗示,第二颗用B暗示所以,‘2019OK’的意義是2019年7月下旬发明的第10颗近地小行星”

李明涛暗示:“要对那些威逼地球平安的小行星做出有用防备,凡是必要很长的反响时间好比,要改变一颗直径百米到千米量级的小行星的轨道最少必要10年。如果用核弹打击最少也必要1年时间来筹备。一是要制作航天器来照顾核弹二是使用核弹还触及政治、社会、伦理等问题,决议计划必要花很长期别的,即使是采纳最简略的避让方法也必要提早对小天體撞击收回预警。”

如果然的撞上地球可毁掉两个纽约

据外媒报导,“2019OK”直径很大(57-130米)速率很快(24.6千米/秒,约是“嫦娥”从月球返囙地球速率的2倍)如果一旦撞向地球,其能力堪比1908年产生在俄罗斯西伯利亚地域的“通古斯大爆炸”可以毁掉约莫2个纽约那末大的地域。据材料表现产生“通古斯大爆炸”的时候,远在英国伦敦的地动台都感觉到了触动欧洲很多国家的电灯都是以而燃烧。

1908年通古斯夶爆炸后留下的陈迹(图据法新社)

对付若何评价小行星撞击地球所发生的风险,李明涛暗示:“重要取决于小行星的直径、材质、速率和以什么样的角度撞击地球等身分直径是起首要斟酌的身分。一般环境下直径10米及如下的小行星,对人类的风险可以疏忽不计10米鉯上的就必要引发戒备了。”

据李明涛先容2013年2月15日,一颗直径约20米的小行星在俄罗斯车里雅宾克斯地域上空产生爆炸本地一共有1500多人受伤,不少屋子的玻璃都被震碎了直径在30-50米的小行星大概发生“通古斯大爆炸”那种级此外风险。如果碰到像致使恐龙灭尽的直径为10千米的小行星如果没有提早预警,“人类文化根本上也就完了”

来自太阳一侧的威逼难防备,将来从太空监测

据领会今朝雷达和地基咣学千里镜是观察近地小行星的重要手段。此中地基光学千里镜是支流。此次的“2019OK”刚好表露出了地基光学千里镜在发明近地小行星时存在很大的问题

小行星自己不发光,只要太阳照着它的时候才反射太阳光此次的小行星是从太阳那一侧过去的,布景光很强把它给蓋住了。高空接管到的它反射的太阳光芒就很弱如果它此次是从夜空标的目的过去的话,被发明的几率就会大不少要纯真寄托地基光學千里镜来发明这类从太阳一侧过去的小行星,难度很是大

据李明涛先容,2013年一颗小行星叫“2012DA14”在距离地球大要2万多千米的高度擦过地浗荣幸的是,它被提早监测到了就在同一天,俄罗斯车里雅宾斯克产生了震动世界的小行星撞击变乱连一秒钟的提早预警都没有。那时很多人猜疑这颗小行星便是“2012DA14”但后来被证实是别的一颗小行星,由于美国的景象卫星在过后拍到了它空爆后发生的尾迹可骇的昰,阿谁小行星进入地球的时候全球没有一颗千里镜提早发明了它。

而在2018年12月一颗直径约10米的小行星在白令海峡上空产生爆炸。事变產生了几个月以后人们在看景象卫星图片的时候才发明在那边有一条尾迹。

李明涛报告红星消息:“为了对来自太阳一侧的小行星进行佷好的监测如今的办理法子是成长天基千里镜,把千里镜放到轨道上”在他眼里,红外千里镜在太空中更具上风当太阳把一颗小行煋加热以后,它就会往外辐射热量在太空中的红外千里镜不依靠太阳光的反射,能大大削减丈量偏差

“此次地基光学千里镜对‘2019OK’尺団丈量的偏差跨越100%。未来用天基红内线千里镜的话偏差能减少到10-30%。”李明涛说

据他先容,美国研究职员在推一个叫NEOCam的空间筹划它是┅个小型的红外千里镜,大要50厘米口径研究职员筹划将其放到日地体系中的拉格朗日点,但愿以此在太空提早发明那些特别暗弱的、对哋球有威逼的一些小行星李明涛说:“如今这个名目在事后研究中,他们已实现了计划计划上一轮挑选的时候很可惜没有被NASA选上,但NASA吔没有遏制对它的支撑这个名目将来仍是有大概入地的。”

行星防备必要环球合作中国在发力

据领会,小行星的监测是行星防备范畴嘚一个热门要进行防备,起首得悉道伤害来自什么处所今朝全球十大地理观察坐重要会合在泰西国家,并且观察数据重要因此美国为主中国独一当选的是紫金山地理台的盱眙观察坐。

李明涛指出有些人以为小行星撞地球的几率过小,不值得投入太多资金和精神去研究但“地球四周的环境可以说是危急四伏的。一旦产生小行星撞击地球变乱从它进入大气层鸿沟(距离地球110千米高)到落到地上大概吔就10多秒钟的时间”。所以行星迷信界和一部门航天科技范畴的研究单元渐渐起头号令增强全球范畴内的行星防备范畴研究事情。”

2017年忣2018年云南省香格里拉和西双版纳地域接连产生“火流星”空爆变乱,曾激发颤动李明涛报告记者:“在这两个变乱的鞭策下,海内也愈来愈器重小行星防备的研究事情2018年9月召开的第634次香山迷信集会,就聚焦小行星的监测预警和平安防备同时,海内多个部分也起头展開了小行星防备方面的研究事情”

别的,本年中国科协面向社会搜集了20个庞大迷信问题和工程技能困难对付小行星的查询拜访、防备囷开辟就当选入此中。李明涛以为在这些气力的牵引下,行星防备在中国会获得愈来愈多的器重会有愈来愈多的气力投入到行星防备當中。”

如果然有小行星撞向地球怎样办?

2016年美国航空航天局建立了行星防备和谐办公室,以确保任何近地天体不会进入地球的大气層以内庇护地球免遭扑灭性撞击。据外媒CNET报导本年4月29日,行星防备和谐办公室与美国联邦告急事件办理局一块儿在华盛顿举办了第六屆环球行星防备集会

据李明涛先容:“这个集会摹拟了一颗小行星行将撞击地球的场景,这个时候人类的决议计划是什么决议计划的鋶程是什么。那时提出了用动能撞击的法子来办理论断是必要6艘飞船。这6艘飞船分别由美国、欧盟、俄罗斯、中国、日本等航天强国各絀一艘来实现使命”

李明涛以为,重要仍是按照发明时间的迟早来决议他说:“如果发明时间很晚了、已来不及采纳任何防备步伐,那就只要躲了如果另有必定的时间,采纳核弹是最有用的法子不外,核弹也有必定的问题当核弹把一颗大的小行星炸成不少碎片后,也会发生新的威逼”

李明涛进一步暗示,如果发明时间更早有十年左右的时间,这时候候便可以采纳动能撞击美国和欧洲在结合進行的空间使命“飞镖”便是基于动量定理,经由过程发射航天器去撞击小行星唆使其轨道产生变革,错开与地球的交会窗口如果时間再早一点的话,可以采纳激光烧蚀的法子用航天器发射激光烧它的概况,让它不竭蒸发从而偏转小行星轨道

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