Zvaigžņu sistēma (binārās un daudzzvaigžņu): definīcija un piemēri
Uzzini par binārajām un daudzzvaigžņu sistēmām: definīcijas, stabilitāte, nozīmīgākie piemēri (Sīriuss, Procjons, Cygnus X-1) un to loma astronomijā.
Zvaigžņu sistēma jeb zvaigžņu sistēma ir neliels skaits zvaigžņu, kas riņķo viena ap otru un ko saista gravitācijas pievilkšanās. Liels skaits zvaigžņu, ko saista gravitācijas spēks, parasti tiek saukts par zvaigžņu kopu, bet, vispārīgi runājot, arī tās ir zvaigžņu sistēmas. Zvaigžņu sistēmas nedrīkst jaukt ar planētu sistēmām, kurās ietilpst planētas un līdzīgi ķermeņi.
Divu zvaigžņu sistēmu sauc par divžvaigzni, divžvaigžņu sistēmu vai fizisko dubultzvaigzni. Ja nav plūdmaiņu efektu, citu spēku traucējumu un masas pārneses no vienas zvaigznes uz otru, šāda sistēma ir stabila. Abas zvaigznes riņķos ap sistēmas masas centru nenoteiktu laiku. Bināro sistēmu piemēri ir Sīriuss, Procijons un Cygnus X-1, no kurām pēdējā, iespējams, sastāv no zvaigznes un melnā cauruma.
Bināru un daudzzvaigžņu sistēmu veidi
Zvaigžņu sistēmas var būt ļoti dažādas pēc struktūras un uzvedības. Galvenie veidi un klasifikācijas kritēriji:
- Vizualās bināras — abas komponentes var tieši novērot teleskopā kā atsevišķas zvaigznes.
- Spektroskopiskās bināras — divu vai vienas zvaigznes spektra līniju kustības (Doplera nobīde) liecina par orbitālu kustību; tās iedala vienlīniju un divlīniju spektroskopiskajās binārās.
- Eklipsojošās bināras — sistēmas, kuru orbītas plakne ir tuvu skatītāja līnijai, tādēļ komponentes periodiski viens otru aizsedz, izraisot gaismas spožuma izmaiņas.
- Astrometriskās bināras — viena zvaigzne rāda periodiciskas pozīcijas svārstības debesīs, kas norāda uz neredzama pavadoneka esamību.
- Kontakta, pusizolētas un atsevišķas sistēmas — atkarībā no tā, vai zvaigznes dala atmosfēras slāņus vai katrai ir atsevišķs materiāla apvalks; svarīgs jēdziens ir Roche lode, kas nosaka masu pārneses iespējamību.
- Daudzzvaigžņu sistēmas — trīszvaigžņu, četru un vairāk komponentu sistēmas. Lielākā daļa ilglaicīgi stabilo daudzzvaigžņu sistēmu ir hierarhiski sakārtotas (piem., tuvā bināra ar tālu trešo pavadoni).
Kā veidojas un attīstās zvaigžņu sistēmas
Visbiežāk zvaigžņu sistēmas veidojas no tajā pašā molekulārā mākoņa izolētiem blāķiem vai no protoplanetārā diska fragmentācijas. Daži svarīgi aspekti:
- Initālā masas dalīšana nosaka komponentu attiecīgo masas proporciju un orbītas parametrus.
- Ja komponentes ir ļoti tuvas, var sākties masas pārnešana no vienas zvaigznes uz otru, kas maina evolūcijas ceļu — rodas rentgena bināras, kataklizmas vai novērojamas pārejas uz balto punduri, neitronu zvaigzni vai melno caurumu.
- Sarežģītas daudzķermeņu mijiedarbības var izraisīt orbītu ekscentritātes vai leņķa izmaiņas (piem., Kozai–Lidov mehānisms), kas ietekmē sistēmas ilgtermiņa stabilitāti.
- Reti notiek noturīga zvaigžņu pievilkšana un pievienošana sastāvam pēc sistēmas veidošanās (capturing), šādas situācijas biežāk iespējamas blīvās zvaigžņu kopās).
Novērošana un ko no bināriem var uzzināt
Bināras sistēmas ir ļoti vērtīgs instruments astronomiem, jo caur tām var tieši noteikt zvaigžņu masas, radiijus, blīvumu un citus parametrus:
- Ar Keplera likumiem un orbītas parametriem nosaka masas un masas attiecību.
- Eklipsojošās bināras ļauj precīzi izmērīt zvaigžņu izmērus un temperatūras, jo uzmērījumu laikā var analizēt spožuma krīzes formu.
- Spektroskopija sniedz informāciju par ātrumiem, ķīmisko sastāvu un plūsmas procesiem (masas zudums, vētras).
- Rentgena un radio novērojumi atklāj kompaktus objektus bināros pāros (piemēram, Cygnus X-1), kur notiek akrecija — materiāla iekrītoša apkārt kompaktiem pavadoniem.
Astrofiziskā nozīme un īpaši piemēri
Bināru un daudzzvaigžņu sistēmas ir svarīgas gan teorētiskai, gan praktiskai astronomijai:
- Tās nodrošina vienīgo tiešo ceļu, kā noteikt zvaigžņu masas — pamata parametrs zvaigžņu evolucionārajām modeļiem.
- Daudzās zvaigžņu katastrofās (piem., Ia tipa supernovas) pamats ir bināras mijiedarbības, kur baltajam pundurim tiek piegādāts materiāls no pavadones.
- Saplūstoši zvaigžņu pāri un bināru kompaktu objektu saplūšanas ir avoti gravitācijas viļņu signāliem, ko uztver detektori kā LIGO un Virgo.
- Pazīstami piemēri: Sīriuss (vēlmeļā redzamais binārs ar baltā pundura komponenti), Procijons, kā arī X‑staru bināras, piemēram, Cygnus X-1, kur iespējams ir melnais caurums (melnā cauruma norādījums).
Stabilitāte un ilgtermiņa uzvedība
Stabilitāte atkarīga no komponentu attāluma, masu sadalījuma un iespējamiem ārējiem perturbācijas avotiem. Hierarhiski sakārtotas daudzzvaigžņu sistēmas (piem., cieša bināra ar tālu trešo pavadoni) parasti ir stabilākas nekā labi samērā izvietotas daudzķermeņu konfigurācijas. Ilgtermiņā masas zudums caur zvaigžņu vētrām, masas pārnešana un supernovu eksplozijas var būtiski mainīt orbītas vai pat izjaukt sistēmu.
Šīs tēmas sapratne ir būtiska, lai veidotu pilnīgāku ainu par zvaigžņu evolūciju, galaktiku dinamiku un kosmiskajiem procesiem, kas rada zvaigžņu produktus un energijas emisijas visā Visumā.
Algols (β Persei) ir trīszvaigžņu sistēma (Algol A, B un C) Perseja zvaigznājā. Algolu A ik pēc 2,87 dienām aptumšo blāvākais Algols B. Šī animācija tika veidota no 55 attēliem tuvajā infrasarkanajā H diapazonā. Tā kā dažas fāzes ir slikti aptvertas, B dažos punktos savā ceļā lēkā.
HD 188753 - trīskāršās zvaigžņu sistēmas - orbītas mākslinieka attēlojums
Algol sistēma, kāda tā parādījās 2009. gada 12. augustā.Nav māksliniecisks attēlojums, bet gan patiess divdimensiju attēls ar 1/2 miliārstundu izšķirtspēju tuvajā infrasarkanajā H diapazonā.
Vairākas zvaigžņu sistēmas
Ir iespējamas zvaigžņu sistēmas ar vairāk nekā diviem locekļiem. To zvaigznes ir gravitatīvi saistītas viena ar otru un var atrasties vai neatrasties tuvu viena otrai.
Nesen atklātā pieczvaigžņu sistēma (piecas zvaigznes) ir pazīstama kā 1SWASP J093010.78+533859.5. Sistēmai ir divi divžvaigžņu komplekti, no kuriem viens ir ar nelielu trešo zvaigzni. Abas zvaigžņu kopas atrodas tālu viena no otras, tālāk, nekā Plutona orbīta atrodas līdz Saulei. Divzvaigžņu kopas atrodas tuvu viena otrai, un vienā no tām zvaigznes saskaras, un to ārējās jonizētās gāzes sajaucas. Šādu situāciju sauc par kontakta divzvaigznēm. No iegūtajiem datiem autori ir diezgan pārliecināti, ka abas dvīņu zvaigznes (un, iespējams, visas piecas zvaigznes) ir gravitatīvi saistītas vienā sistēmā. Abu dvīņu zvaigžņu slīpuma leņķi (leņķis starp abām orbitālajām plaknēm) (88,2(3) un 86(4) grādi). Tas liecina, ka tās sākotnēji veidojušās, sadaloties (pirms ~9-10 miljardiem gadu) no viena protozvaigžņu diska. Pēc tam tās palika vienā orbitālajā plaknē.
Lielākā daļa daudzzvaigžņu sistēmu ir trīszvaigžņu sistēmas. Sistēmas ar četrām vai vairāk sastāvdaļām ir mazāk iespējamas.
Vairāku zvaigžņu sistēmas ir mazākas nekā atklātās zvaigžņu kopas, kurām ir sarežģītāka dinamika un kurās parasti ir no 100 līdz 1000 zvaigžņu. Lielākā daļa zināmo daudzzvaigžņu sistēmu ir trīskāršas. Piemēram, Tokovinina 1999. gadā pārskatītajā fizisko daudzzvaigžņu katalogā 551 no 728 aprakstītajām sistēmām ir trīskāršas.
Vairāku zvaigžņu sistēmas var iedalīt divos galvenajos veidos: stabilas sistēmas vai sistēmas ar haotisku uzvedību. Chaotiskās parasti ir jaunu zvaigžņu sistēmas, kurās vēl nav iestājies haoss.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir zvaigžņu sistēma?
A: Zvaigžņu sistēma ir zvaigžņu grupa, kas riņķo viena ap otru un ko satur kopā gravitācijas pievilkšanās.
J: Ar ko zvaigžņu kopa atšķiras no zvaigžņu sistēmas?
A: Zvaigžņu kopa ir lielāka zvaigžņu grupa, ko saista gravitācija, bet zvaigžņu sistēma ir mazāka zvaigžņu grupa.
J: Kas ir divkāršā zvaigžņu sistēma?
A: Divžvaigžņu sistēma ir zvaigžņu sistēma, kurā ir divas zvaigznes, kas riņķo ap savu masas centru.
J: Kādi nosacījumi ir nepieciešami stabilai divējādai zvaigžņu sistēmai?
A: Stabilai divžvaigžņu sistēmai nav nepieciešami plūdmaiņu efekti, citu spēku traucējumi vai masas pārnese no vienas zvaigznes uz otru.
J: Vai zvaigžņu sistēmu var sajaukt ar planētu sistēmu?
A: Nē, zvaigžņu sistēmu nedrīkst sajaukt ar planētu sistēmu, ko veido planētas un līdzīgi ķermeņi.
J: Kādi ir daži dubultsistēmu piemēri?
A: Daži divējādo zvaigžņu sistēmu piemēri ir Sīriuss, Procijons un Cygnus X-1.
J: Kāds varētu būt Cygnus X-1 sastāvs?
A: Cygnus X-1, iespējams, sastāv no zvaigznes un melnā cauruma.
Meklēt