Planeter som kretsar kring "korta" binära stjärnor, eller stjärnor låsta i nära omloppsbana, kan kastas ut i rymden som en konsekvens av deras värdstjärnors utveckling, enligt ny forskning från University of Washington.

Fynden hjälper till att förklara varför astronomer har upptäckt få cirkumbinära planeter - som kretsar runt stjärnor som i sin tur kretsar runt varandra - trots att de observerat tusentals kortsiktiga dubbelstjärnor, eller sådana med orbitalperioder på 10 dagar eller mindre.

Det betyder också att sådana binära stjärnsystem är en dålig plats att rikta kommande mark- och rymdbaserade teleskop för att leta efter beboeliga planeter och liv bortom jorden.

Det finns flera olika typer av binära stjärnor, såsom visuella och spektroskopiska binärer, uppkallad efter hur astronomer kan observera dem. I en tidning som godkänts för publicering i Astrofysisk tidskrift , huvudförfattare David Fleming, en UW astronomi doktorand, studerar förmörkande binärer, eller de där omloppsplanet är så nära siktlinjen, båda stjärnorna ses korsa framför varandra. Fleming kommer att presentera uppsatsen vid konferensen Division on Dynamical Astronomy 15-19 april.

När förmörkande binärer kretsar nära varandra, inom cirka 10 dagar eller mindre, Fleming och medförfattare undrade, har tidvatten - tyngdkraften var och en utövar på varandra - "dynamiska konsekvenser" för stjärnsystemet?

"Det är faktiskt vad vi hittade" med datorsimuleringar, sa Fleming. "Tidvattenkrafter transporterar vinkelmoment från stjärnrotationerna till banorna. De saktar ner stjärnrotationerna, utökar omloppstiden. "

Denna överföring av rörelsemängd gör att banorna inte bara förstoras utan också cirkulerar, förvandlas från att vara excentrisk, eller fotbollsformad, till perfekta cirklar. Och över mycket långa tidsskalor, de två stjärnornas snurr blir också synkroniserade, som månen är med jorden, med var och en för alltid att visa samma ansikte för den andra.

Den expanderande stjärnbanan "uppslukar planeter som ursprungligen var säkra, och då är de inte längre säkra - och de slängs ut ur systemet, sa Rory Barnes, UW biträdande professor i astronomi och en medförfattare på tidningen. Och utstötningen av en planet på detta sätt kan störa omloppsbanorna för andra världar i omloppsbana i en sorts kaskadeffekt, i slutändan också skicka ut dem ur systemet.

Att göra saker ännu svårare för cirkumbinära planeter är vad astronomer kallar en "region av instabilitet" skapad av de två stjärnornas konkurrerande gravitationskrafter. "Det finns en region som du bara inte kan korsa - om du går in där, du kastas ut från systemet, " sa Fleming. "Vi har bekräftat detta i simuleringar, och många andra har också studerat regionen."

Detta kallas den "dynamiska stabilitetsgränsen". Den rör sig utåt när stjärnbanan ökar, omsluter planeter och gör deras banor instabila, och i slutändan slänga dem från systemet.

En annan spännande egenskap hos sådana binära system, upptäckt av andra under åren, Fleming sa, är att planeter tenderar att kretsa precis utanför denna stabilitetsgräns, att "hopa sig" där. Hur planeter tar sig till regionen är inte helt känt; de kan bildas där, eller så kan de migrera inåt från längre ut i systemet.

Genom att tillämpa sin modell på kända binära stjärnsystem med kort period, Fleming och medförfattare fann att denna stellar-tidal evolution av binära stjärnor tar bort minst en planet i 87 procent av multiplanet cirkumbinära system, och ofta mer. Och även detta är sannolikt en konservativ uppskattning; Barnes sa att siffran kan vara så hög som 99 procent.

Forskarna har kallat processen Stellar Tidal Evolution Ejection of Planets, eller BRANT. Framtida upptäckter - "eller icke-detekteringar" - av cirkumbinära dubbelstjärnor med kort period, författarna skriver, kommer "kommer att ge det bästa indirekta observationstestet av STEEP-processen.

Det binära stjärnsystemet med kortaste period runt vilket en cirkumbinär planet har upptäckts var Kepler 47, med en period på cirka 7,45 dagar. Medförfattarna föreslår att framtida studier som letar efter att hitta och studera möjligen beboeliga planeter runt kortsiktiga binära stjärnor bör fokusera på dem med längre orbitalperioder än cirka 7,5 dagar.

Fleming och Barnes medförfattare är UW astronomiprofessor Tom Quinn, postdoktorand Rodrigo Luger och student David E. Graham. Detta arbete använde lagrings- och nätverksinfrastruktur som tillhandahålls av Hyak superdatorsystem vid UW, finansieras av UW:s Student Technology Fee.

När det gäller beboelighet och sökandet efter liv, Fleming sa att planeter som kretsar kring kortsiktiga förmörkande binärer annars kan vara attraktiva mål för närmare studier, med deras kant-på-vinkel som visar förmörkelser, och mer, till den avlägsna betraktaren.

"Men den här mekanismen tenderar att döda dem, " lade han till. "Så, det är inte ett bra ställe att titta på."