¿Por qué se encuentran tantas estrellas similares al Sol en múltiples sistemas? ¿Cómo se forman los planetas en tal situación?

Tienes razón: cuando miramos las estrellas en el cielo, aproximadamente la mitad de ellas son en realidad sistemas binarios, con un rango de separaciones. La frecuencia de la binaridad depende fuertemente de la masa; la cifra del 50 % es apropiada para estrellas como el Sol, pero parece estar más cerca del 100 % para las estrellas O de gran masa y tan pequeña como el 20 % para las estrellas enanas M de menor masa. También hay un cambio en la distribución de la separación (y el período orbital correspondiente). Las distribuciones de las separaciones parecen "logarítmicas normales" (como una Gaussiana cuando traza la separación logarítmica en el eje x). Para las estrellas de tipo solar, el pico está alrededor de 50-100 au, pero las binarias se vuelven más compactas (quizás 10-30 au) para las estrellas de baja masa. Hay una cola de binarios con separaciones mucho más pequeñas y más grandes.

Estos datos de observación se explican (o están en proceso de ser explicados) como una combinación de naturaleza y crianza. El proceso básico de formación de estrellas resulta del colapso y fragmentación de nubes moleculares. Si un fragmento que colapsa tiene un momento angular significativo, entonces la forma energéticamente más favorable para que continúe colapsando mientras conserva el momento angular es subfragmentarse en dos piezas que se orbitan entre sí. Se cree que este es el proceso de formación binaria más básico. Otros procesos incluyen la formación de compañeras de baja masa a través de inestabilidades en discos cicumestelares o interacciones entre estrellas jóvenes en entornos protoestelares densos. Exactamente cómo esto conduce a la dependencia masiva de la frecuencia binaria y la distribución de separación es un tema de investigación contemporáneo; no hay una respuesta definitiva que pueda dar.

Después de eso, creo que hay dos formas básicas, o más bien dos ubicaciones básicas, en las que los planetas podrían formarse en un tallo binario. Ya sea alrededor de una u otra de las estrellas o como objetos circumbinarios. La probabilidad de cada uno dependerá de cómo y cuándo se formó el binario, la separación de los componentes binarios y la relación de masa.

Los planetas probablemente se formarían de la misma manera que lo hacen alrededor de estrellas individuales. Si los componentes binarios de la estrella se formaron originalmente juntos, podría haber un disco circumbinario a partir del cual se formó un sistema planetario estable. Se han observado tanto discos circumbinarios como planetas circumbinarios.

Los discos alrededor de los componentes individuales son truncados por las fuerzas de marea en un radio que corresponde aproximadamente a un tercio de la separación binaria. Dentro de este radio es posible que se formen planetas. Por lo tanto, los binarios ampliamente separados podrían tener planetas que orbitan las estrellas individuales.

Es probable que Alpha Centauri, que es una estrella binaria, tenga planetas (es posible que hayan sido detectados, pero no todos están convencidos). El escenario más probable para que los planetas se formen de manera estable sería si las dos estrellas estuvieran muy separadas. Por ejemplo, un par formado por una estrella similar al Sol y una pequeña enana roja a una distancia de 50 AU dejaría mucho espacio alrededor de la estrella similar al Sol para la formación de planetas. De hecho, si hubiera una enana roja de 90 de la masa de Júpiter orbitando nuestro sol a una distancia de 50 AU, tendría menos atracción gravitatoria sobre nosotros que Júpiter.