03.03 《三體》描寫了三體星系中三顆恆星造成的混亂,那有沒有“四體”呢,也是混亂的嗎?

海藍34821986


我在其他問答中有寫到過,像小說《三體》中所描繪的混沌三體系統很難長時間穩定存在。這種混沌的三體系統在經過長時間的引力作用之後,很容易瓦解掉,有可能演變為一個單恆星系統和一個雙星系統,或者三個單恆星系統。事實上,目前已知的三星系統都不是《三體》中那種混沌的狀態,而是它們有著穩定的軌道,可以長時間運行下去。例如,南門二三體系統已經運行了至少40億年。

Credit: NASA/JPL-Caltech/T Pyle/SSC

多恆星系統在宇宙中其實很常見,目前已經發現了多個四恆星系統,但它們的運行軌道是穩定的,都是兩個雙星系統互相繞行。例如,位於43光年之外的五車二是一個四恆星系統。在這個系統中,兩個雙星系統以較遠的距離環繞彼此運動。五車二Aa和五車二Ab是兩顆質量為太陽2.5倍的黃巨星,它們互相環繞組成一個雙星系統,兩者相距0.74天文單位。五車二H和五車二L是兩顆質量為太陽一半的紅矮星,它們互相環繞組成另一個雙星系統,兩者相距40天文單位。這兩個雙星系統相距1萬天文單位,它們繞著彼此的共同質心旋轉,組從而成了一個四恆星系統。這樣的四恆星系統非常穩定,並不會出現混亂的情況。

此外,距離地球822光年的開普勒-1652也是類似於五車二的四合星系統,由兩個雙星系統組成。這個四恆星系統比較特殊,它是第一個被發現擁有超級地球的四恆星系統。觀測結果顯示,該四合星系統中的行星——開普勒-1652b的位置處在宜居帶中,但它是否真的宜居目前還不清楚。


火星一號


答案:有的,我這裡舉一個實例,也並沒有很複雜。(複雜的我現在的功力還解釋不了~)

本文由“四體(不勤)問題救助會”贊助撰寫

“懶,也是計劃的一部分”

既然樓主這麼問,那想必“四體”也指的是四顆恆星組成的星系了吧。

三體問題,以複雜著稱,三顆恆星的運動看似毫無規律,這在《三體》一書中多有表現。

其實三體星系的原型——現實中半人馬座α三星系統,是一個相對較穩定的三合星系統。其中兩顆形成雙星系統,第三顆在很遠的地方,繞著雙星系統公轉。

是不是有些預感?

沒錯我舉例的這個“四體”,也就是四星系統,其實也沒有特別複雜(雖然計算可能很複雜,但咱們不需要知道)。

這個星系叫做“kepler-64”,四顆恆星分別是kepler-64Aa、kepler-64Ab、kepler-64Ba、kepler-64Bb。(一下簡稱Aa、Ab、Ba、Bb)

看名字,是不是也看出些端倪了?

沒錯,你的預感是對的。Aa、Ab是“一組”,Ba、Bb是“一組”,分別都是雙星系統。

其中,Aa、Ab的雙星系統質量比較大,所以Ba、Bb組成的雙星系統,是繞著Aa、Ab轉的。

為了好理解,可以把Aa、Ab看成給一個“恆星”,Ba、Bb也看成一個,這樣看起來就是一個雙星系統的運動了,(本人開始扯了)更像是一個嵌套的雙星系統,可以叫2²星系統(切記,這個名詞是我瞎編的,不要當成科學術語)。

說了這麼多,來張圖好了。

大概先畫這樣吧,改天好好畫一個圖。

粗略地看和地球繞著太陽轉似乎差不多,只不過每個單位變複雜點了。比如下面這樣:

當然實際肯定要複雜一些,不過應該能滿足題主的要求了。

之所以舉“kepler-64”星系這個例子,是因為這個星系難能可貴地中有一顆行星。

想想,看日出的時候,可以看四次……

那你就想錯了!

因為在這個行星上看,Ba和Bb都非常小,看上去只是很亮很亮的“星星”,因為Ba和Bb距離這個行星太遙遠了。但相信,即使這樣,那番景色一定也足夠特別,足夠科幻。

不過可能人類也不太可能在這個行星上看到這種異星景色,因為這個行星,很可能是一顆氣態巨行星,和木星類似。

目前看,人類是不好站在上面看風景的。不知道有沒有“四體人”(當然目前是沒看到生命跡象)?

更別說,kepler-64距離我們有4900光年的距離。(還不知道我們抬頭能不能看到它們呢)

但還是好想去看一看啊,這輩子也夠了。


掀開科學的超短裙


四體是客觀存在的,人類已經在宇宙中觀測到了四體。


嘟嘟讀讀


三體問題實際上是一個典型的數學或者力學問題。行星圍繞恆星公轉,比如地球圍繞太陽公轉,或者木星圍繞太陽公轉,就是最為典型的二體問題。按照牛頓力學原理,二體問題有著明確的答案,就是明確的解,並且這個解是週期性的,非常穩定週期性。而,三體,即三個天體,在萬有引力定律的作用下,卻是沒有解的問題,沒有規律,沒有可預測性,各個天體的運行軌跡始終保持一種混沌狀態。

那麼四體呢?顯然不用說就更加混亂了。你把四體化成一個單體加上一個三體系統,就可以想象出來,原本就沒有解的混亂局面,再疊加一個新的相互作用,勢必引起更大的混亂。宇宙之大,多少個成員組成的星體系統都可能存在,只不過,能夠穩定存在的系統不多。對恆星世界的觀察結果,將會成為我們判斷多星體系統是否能夠穩定存在的證據。


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