1. Hệ thống sao đôi - Double stars
Trong thiên văn học, sao đôi quang học là trường hợp khi hai ngôi sao có vẻ nằm gần nhau khi được quan sát từ Trái Đất. Có hai kiểu sao đôi quang học: sao đôi thị giác - là một hệ sao đôi thực thụ và sao đôi quang học biểu kiến - hai ngôi sao trông có vẻ gần, nhưng thực tế cách nhau rất xa.
Bằng mắt thường, sao đôi sẽ hiển thị gần giống như một ngôi sao đơn, nhưng nó có thể được phân biệt rõ ràng bằng kính thiên văn. Nhìn vào vũ trụ từ Trái Đất, tất cả các ngôi sao sẽ được ánh xạ lên một bề mặt hai chiều gọi là thiên cầu, vì vậy những ngôi sao nhìn có vẻ gần nhau, nhưng trên thực tế chúng có thể ở rất xa nhau. Những ngôi sao đôi như vậy được gọi là sao đôi quang học biểu kiến và có ít ý nghĩa thiên văn.
Nhưng những gì chúng ta sẽ đề cập ở bài viết này lại là sao đôi thị giác, hay còn gọi là Binary stars - “liên tinh”, chúng là một hệ sao đôi thực sự và nằm gần nhau, liên kết với nhau ở mức đủ để có sự tương tác với nhau về mặt hấp dẫn và quay quanh lẫn nhau.
Theo đó những liên tinh cũng được chia ra thành hai dạng:
Visual binary - Hệ sao đôi trực quan, là một hệ thống sao đôi liên kết hấp dẫn có thể phân giải thành hai sao. Theo định luật thứ 3 của Kepler, những ngôi sao này được ước tính có chu kỳ từ vài năm đến hàng nghìn năm. Một hệ nhị phân trực quan bao gồm hai ngôi sao, thường có độ sáng khác nhau. Hay có thể hiểu đơn giản là hệ sao đôi này có thể nhận dạng được bằng kính thiên văn.
Non-visual binaries - Hệ sao đôi không trực quan, hiểu một cách đơn giản thì đây là hệ sao đôi không thể xác định được bằng kính thiên văn và cần có các phương pháp nghiên cứu chuyên nghiệp để phân biệt.
Hầu hết các sao đôi đều là những cặp song sinh được sinh ra trong cùng một tinh vân nguyên thủy, và chỉ một số ít là những hành tinh tách biệt, bị thu hút với nhau và tiến đến gần nhau.
2. Các hành tinh trong hệ sao đôi
Trên thực tế, nhưng hệ sao đôi sẽ xây dựng các họ hành tinh của riêng chúng theo những cách khác nhau. Nếu hai ngôi sao ở xa nhau, chúng có thể sẽ có những hành tinh riêng và thường ít ảnh hưởng đến nhau, vì vậy chúng ta có thể coi chúng như những hệ thống sao tiến hóa độc lập với nhau.
Nếu hai ngôi sao ở tương đối gần nhau, các hành tinh sẽ quay quanh cả hai ngôi sao. Các nhà thiên văn hiện nay đang rất quan tâm đến những hành tinh như vậy, và thường gọi chúng là hành tinh sao đôi (Circumbinary planet) - trên những hành tinh như vậy, chúng ta sẽ được chứng kiến hiện tượng có hai mặt trời.
Tuy nhiên mối đe dọa chính đối với các hành tinh sao đôi chính là hai ngôi sao ở trung tâm, vì vậy quỹ đạo ổn định chỉ có thể được tìm thấy ở những vùng xa các ngôi sao. Theo mô phỏng số của nhóm Kepler của NASA, một hành tinh chỉ có thể chạy trong quỹ đạo ổn định khi bán kính quỹ đạo của nó vượt quá 3,5 lần khoảng cách giữa các sao đôi.
Quá trình hình thành của các hành tinh sao đôi cũng rất khác so với quá trình hình thành của các hành tinh trong các hệ sao đơn lẻ như hệ mặt trời của chúng ta.
Theo thuyết tiến hóa hành tinh hiện đại, sự hình thành và tiến hóa của Hệ Mặt trời bắt đầu từ cách đây khoảng 4,6 tỷ năm với sự suy sụp hấp dẫn của một phần nhỏ của một đám mây phân tử khổng lồ. Hầu hết khối lượng suy sụp tích tụ ở trung tâm, tạo nên mặt trời, trong khi phần còn lại dẹt ra hình thành một đĩa đám mây bụi tiền hành tinh tiến hóa dần thành các hành tinh đá ( như sao Thủy, sao Kim, Trái đất, sao Hỏa), mặt trăng, tiểu hành tinh và các tiểu thiên thể khác trong hệ mặt trời.
Hệ Mặt trời đã tiến hóa đáng kể từ dạng ban đầu của nó. Nhiều mặt trăng được hình thành từ các đĩa khí và bụi quay xung quanh các hành tinh, trong khi một số khác sinh ra độc lập nhưng về sau bị bắt vào quỹ đạo của hành tinh. Một số khác nữa, như mặt trăng của Trái đất, có thể là kết quả của những vụ va chạm khổng lồ. Va chạm thiên thể xảy ra thường xuyên cho tới tận ngày nay và đóng vai trò trung tâm trong sự tiến hóa của hệ mặt trời. Vị trí các hành tinh thường xuyên thay đổi và hiện tượng dịch chuyển hành tinh này được cho là thiết yếu trong sự tiến hóa giai đoạn đầu của hệ mặt trời.
Áp dụng nguyên lý này cho các hệ sao đôi, các nhà thiên văn học đã rút ra suy luận rằng:
Trong hệ sao đôi, các hành tinh đá như Trái Đất sẽ không tồn tại. Điều này là do việc tạo ra các hành tinh là một quá trình rất tinh vi, Sự hình thành của các hành tinh sẽ dựa trên va chạm và đi theo hướng riêng biệt của chúng. Trong hệ sao đơn lẻ, một lượng lớn bụi quay dọc theo cùng một quỹ đạo, với tốc độ nhất định sẽ từ từ phát triển thành một hành tinh. Trong khi đó, ở gần sao đôi, rất thường xuyên xảy ra nhiễu loạn hấp dẫn không đều và rất khó tập hợp bụi vũ trụ. Ngay cả khi có các cụm bụi tích tụ thì chúng vẫn dễ dàng bị hất tung ra xa bởi các nhiễu động trong trường.
Điều này cũng hoàn toàn phù hợp với các quan sát của Kepler, các hành tinh sao đôi được quan sát hiện nay thực sự là các hành tinh khí và băng khổng lồ và hầu hết chúng đều di chuyển trên rìa của vùng quỹ đạo ổn định.
Và theo đó, việc tưởng tượng Trái đất nằm trong một hệ sao đôi sẽ là điều không thể, vì chúng ta không có căn cứ tiền đề để suy luận. Nhưng một số người vẫn tin tưởng rằng trong các hệ sao đôi, các lõi tiền hành tinh sẽ tự động tìm quỹ đạo hình elip ổn định để không tạo ra nhưng va chạm dữ dội. Điều này sẽ tạo cơ hội cho các hành tinh sao đôi dần phát triển thành các hành tinh có bề mặt đất đá.
Ý tưởng mới lạ này có được chấp nhận hay không thì còn phải phụ thuộc vào việc Kepler có thể tìm thấy các hành tinh đá xung quanh các ngôi sao đôi trong tương lai hay không. Do đó câu hỏi được chúng ta đề cập ban đầu, cho tới nay vẫn chưa có lời giải, dù có muốn suy đoán thế nào thì ít nhất chúng ta cũng cần phải tìm được những căn cứ tiền đề để phát triển câu trả lời.