雙日世界
天文學家持續發現繞行著雙星的行星，驚訝行星能在混亂的環境中形成，並揭露與太陽系大異其趣的驚人世界。
地球上的日落固然很美，但試想若同時有兩顆不同顏色的夕陽，輝映出橙、紅兩色移動光影，會是什麼景象？多年來，我們兩人始終懷疑成對的恆星，或稱做「雙星」的天體系統，是否能夠孕育出行星。就像是電影「星際大戰」裡那顆虛構的「塔圖因」行星，天空上高掛著兩顆顏色相異的太陽，這樣的世界是否真的存在？
天文學家有理由認為這樣的天體系統可能是存在的，但有些理論學家並不同意，他們認為雙星周圍的環境非常混亂，以至於無法孕育行星。與繞行著單一恆星的行星不同，繞行著雙星的行星將會受到兩個重力場影響；由於雙星也互相繞行，它們的重力場強度勢必變動不居。即便行星可以在這種變動環境下形成，也無法保證它能夠長期穩定存在；行星可能最終會被甩入太空深處，或撞入其中一顆恆星。雖然已經有間接證據顯示這些「環雙星運轉行星」（circumbinary planet）的存在，但是直接證據仍然付之闕如。

包魯奇（William Borucki）與同事花了超過20年的時間，終於成功讓一艘搜尋系外行星的太空船在2009年3月發射升空。自那時起，美國航太總署（NASA）的克卜勒任務即證實成果斐然：它利用凌星的方法，搜尋當行星通過恆星面前時因遮掩了部份星光而造成的迷你星食現象，很快便發現了成千上百顆可能是行星的天體。但兩年後，卻尚未偵測到任何一顆環雙星運轉行星，事情的發展開始令人灰心喪志。在2011年春天某次克卜勒每星期的例行電話會議裡，我們其中一人以黑色幽默的口吻說：「或許我們應該寫篇論文，說明為什麼它們不存在。」此時，全場靜默、鴉雀無聲。
其實我們不應該恐懼、懷疑。在那次會議後的六個月內，我們舉行了一次記者會，宣佈發現第一顆凌星的環雙星運轉行星，這顆行星稱做克卜勒-16b。幾個月內，克卜勒食雙星工作小組又發現另外兩顆環雙星運轉行星（克卜勒-34b與克卜勒-35b），顯示這類行星雖然奇特，但絕非鳳毛麟角。到目前為止，克卜勒任務總計發現了七顆環雙星運轉行星，而且在短時間內這個數目可能還會加倍。事實上，數值計算結果顯示，銀河系裡可能存有數千萬顆這類行星。
凌星洩露的秘密
科學家搜尋環雙星運轉行星的行動，早在1980年代就已展開，甚至早於天文學家找到系外行星存在的第一個證據。雖然在雙星系統裡，凌星現象非常複雜，但我們堅信能夠找到這類行星。這是因為如果有顆行星確實繞行著食雙星系統，我們認為它將會在雙星互相繞行的軌道面上運行。換言之，如果從地球上看來，雙星會互相星食，這類行星很可能遮掩其中一顆或同時兩顆恆星的星光，而發生星食。但這種現象的先決條件是行星與雙星的軌道在同一個平面（稱為共平面），這是個合理且可被測試的假設。
從許多方面看來，食雙星系統可說是建立恆星天文物理學的基礎。我們可從地球上觀察它們的特殊走向，它們每回面對面繞行一圈就會遮掩了部份星光，而發生星食。我們透過在星食期間恆星相對亮度變化的精確模擬，可以得知恆星的大小與形狀，以及軌道的幾何形狀；再結合其他觀測，我們就能夠測出恆星的半徑與質量。因此，食雙星系統為恆星的半徑與質量提供了校正基礎，這些結果可用來估計其他單一恆星或非食雙星系統的恆星性質。
如果雙星系統裡的兩顆恆星相距甚遠，假設它們的軌道週期長達數百年，則這些恆星很難互相影響，它們的行為就像是一顆單獨的恆星。行星可能繞行其中一顆恆星，且一般不會受到另一顆恆星影響，這樣的行星稱做環單星運轉行星，或S型行星。過去10年裡，已經發現了數十顆這類行星。
當兩顆恆星因距離相近而只需數星期、甚至數天就能互相繞行一圈時，情況就會變得非常有趣。在這種雙星系統裡，行星若想擁有穩定的軌道，就不能只繞行其中一顆恆星，必須同時繞行兩顆恆星。數值計算顯示，行星軌道離兩顆恆星的位置必須大於某個最小的臨界距離。如果行星太靠近雙星時，互相繞行的雙星系統將會晃動行星軌道，若非把行星生吞活剝，便是把它甩到星系裡。最小的穩定距離約為恆星間距的2~3倍。這類行星就稱做「環雙星運轉行星」，或P型行星。雖然繞行著單一恆星的行星或S型行星很常見，我們懷疑大自然是否真能形成同時繞行著雙星的行星系統。
在單一恆星和單一行星的簡單系統裡，凌星現象會如節拍器般規律發生，大幅提升發現它們的機會。但只要再增添一顆恆星，三體系統便會全面展現複雜的效應。此複雜性來自於雙星的迅速移動，這與單一恆星系統裡的恆星幾乎靜止不動的狀況大相逕庭。事實上，由於兩顆恆星的間距小於它們與行星的距離，它們互相繞行的速率必然遠比行星繞行它們更快速，這就是著名的克卜勒行星運動定律。因此行星將會有時提早或延後通過迅速移動的雙星面前。當行星和雙星的質量與軌道都已知時，雖然可精準預測凌星發生的時間，但這些事件卻不會規律發生。
此外，由於行星相對於恆星的運動方向改變，凌星的持續時間也隨之改變。假如它們同向運動，凌星的持續時間會增長；如果行星與恆星分別位於軌道的兩側並且朝相反方向運動，凌星的持續時間就會縮短。這些變化讓偵測環雙星運轉行星變得困難，但也提供了一項重要的好處：一旦辨識出雙星軌道，凌星的發生時間與持續時間的變動模式可以明確證實環雙星運轉行星的存在。由於沒有其他天文現象會有這樣的模式，就成了環雙星運轉行星獨一無二、可供辨識的一項特徵。
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