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两颗行星有可能共用同一个公转轨道吗?

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online_member 发表于 2017-6-14 09:30:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
两颗行星有可能共用同一个公转轨道吗?771 / 作者:angel520 / 帖子ID:24704

尽管偶尔会有彗星或小行星撞击的危险,但我们的太阳系实际上很稳定。只要太阳还在,八大行星都能在各自轨道上稳定地运行。然而,所有的恒星系统都是这样的吗?是否存在一种与我们不同的恒星系统,两颗行星共处同一个公转轨道?
根据国际天文学联合会(IAU)对行星的定义,它需要清除轨道上的其他天体。严格地说,行星的定义排除了两个行星共处同一公转轨道,因为如果有两个行星的话,轨道上的天体没有被清除。
不过,我们撇开技术性定义不谈,是否有可能出现两颗行星在同一个轨道上绕着恒星公转?最大的问题是引力,因为引力可以通过两种方式毁掉共享一个公转轨道的行星:(1)其中一颗行星的引力作用可能会“驱逐”另一颗,它要么被推向恒星,要么被推离恒星系统;(2)两颗行星的相互引力作用导致猛烈的碰撞。
两颗行星有可能共用同一个公转轨道吗?217 / 作者:angel520 / 帖子ID:24704

事实上,后一种情况曾可能发生在地球上。当原始地球刚刚诞生不久,它与一颗行星发生了一场大碰撞,形成了今天我们所知的地球与月球。
两颗行星共用一个轨道不会真正的稳定,最好的情况是准稳定,这意味着在一定的时间之后,平衡将会被打破。但在此之前,两颗行星理论上可以共享同一个公转轨道数十亿年。这里就需要来了解一下“拉格朗日点”。
两颗行星有可能共用同一个公转轨道吗?411 / 作者:angel520 / 帖子ID:24704

拉格朗日点

如果只考虑一颗恒星和一颗行星的情况,存在5个引力平衡点(拉格朗日点),其中恒星与行星的引力作用相互抵消。因此,理论上如果另一颗行星处在拉格朗日点上,三个天体都可以在轨道上稳定运行。但实际只有两个拉格朗日点(L4和L5)是稳定的,分别位于行星轨道前方和后方60度的位置上。而另外三个(L1,L2和L3)是不稳定,它们位于两个天体的连线上,处在其中的天体最终不是相撞就是被驱逐。
然而,L4和L5是小行星的聚集点。在这些点上,气态巨行星可能有数以千计的小行星,例如,木星和特洛依群小行星共处同一轨道。地球也有一个:小行星3753,它目前正与地球处在一个准稳定的轨道上!虽然这颗小行星在十亿年的时间尺度上不稳定,但是绝对有可能存在两颗行星这样共用一个公转轨道。
除此之外,还有一种可能是两颗行星周期性地交换轨道:一颗行星的轨道靠里,另一颗的靠外,每隔一段时间互相交换轨道。尽管这听起来很疯狂,但在我们的太阳系中有一个例子:两颗土星的卫星——土卫十和土卫十一。每隔四年它们会相遇一次,两者之间的相互引力作用使它们的轨道相互交换,然后各自运行。
两颗行星有可能共用同一个公转轨道吗?671 / 作者:angel520 / 帖子ID:24704

土卫十和土卫十一

在过去27年中,天文学家已经多次观测到这两颗卫星的引力之舞了。据目前所知,这种组合在太阳系的一生中都是稳定的。换言之,我们完全可以想象,在我们的星系中存在一个恒星系统,有两颗行星正以这样的方式运行着。
online_member 发表于 2017-6-14 09:30:02 | 显示全部楼层
除非公转速度一毛一样,否则总有相遇的一天,到了那一天会因为引力最终融合成一个星球。
online_member 发表于 2017-6-14 09:30:02 | 显示全部楼层
如果行星质量不足,可能是另外一种情况,不过共用轨道还是不行
online_member 发表于 2017-6-14 09:30:02 | 显示全部楼层
我觉得不可能,假设存在这样一种初始情况,两颗质量一模一样的行星处于同一轨道内,如果两者不是处于对称位置的话,那么两者引力会使它们的公转一个加速一个减速,这样势必导致轨道半径发生变化,不过应该在错开之前就会相撞了。如果两者处于对称位置的话,微弱的引力会使得两者同时减速,并有相同的轨道变化,最终都是坠落,然后被恒星潮汐力撕碎。也就是说不存在这样一个稳定的共用轨道的情况。当然这个过程所需要的时间尺度可能是我们无法想象的。  个人看法,轻喷。不对的地方还请指正
online_member 发表于 2017-6-14 09:30:02 | 显示全部楼层
很专业,赞一个!
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