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 。 严格来说 , 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“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 。
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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” 。
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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)是不稳定的 , 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 。
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【两颗行星有可能共用同一个公转轨道吗?】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 。 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 。
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