Какие звездные системы существуют?
Звезды всякие нужны, звезды всякие важны… Но разве не все звезды в небе одинаковы? Как ни странно, нет. Звездные системы имеют различное строение и различную классификацию своих компонентов. И даже светило в другой системе может быть не одно. Именно по этому признаку в первую очередь и различают ученые звездные системы галактики.
Прежде чем переходить непосредственно к классификации, стоит уточнить, о чем вообще пойдет речь. Итак, звездные системы – это галактические единицы, состоящие из звезд, вращающихся по установленному пути и связанных между собой гравитационно. Кроме того, тут присутствуют планетные системы, состоящие, в свою очередь, из астероидов и планет. Так, например, очевидный образец звездной системы – Солнечная, привычная нам.
Однако не вся галактика наполнена подобными системами. Звездные системы отличаются в первую очередь кратностью. Понятно, что эта величина весьма ограничена, поскольку длительное время система с тремя и более равноценными звездами существовать не может. Устойчивость может гарантировать только иерархия. Например, чтобы третий звездный компонент не оказался «за воротами», он не должен приближаться к устойчивой двойной системе ближе, чем на 8-10 радиусов. При этом не обязательно, чтобы он был одиночным – это вполне может быть и двойная звезда. В целом, на 100 звезд примерно тридцать – одиночные, сорок семь – двойные, двадцать три – кратные.
Кратные звезды
Не в пример созвездиям, кратные звезды взаимосвязаны обоюдным тяготением, располагаясь, при этом, на небольшом расстоянии друг от друга. Они совместно движутся, вращаясь вокруг центра масс своей системы – так называемого барицентра.
Ярким примером является Мицар, известный нам по созвездию Большой Медведицы. Стоит обратить внимание на ее «ручку» — ее среднюю звезду. Тут можно заметить более тусклое сияние ее пары. Мицар-Алькор – двойная звезда, разглядеть ее можно без специальных приспособлений. Если же использовать телескоп, станет понятно, Что и сама Мицар- двойна, состоящая из компонентов А и В.
Двойные звезды
Звездные системы, в которых обнаружено два светила, именуются двойными. Такая система будет вполне устойчивой, если отсутствуют приливные эффекты, передача звездами массы и возмущения других сил. При этом светила движутся по эллиптической орбите почти бесконечно, вращаясь вокруг центра масс своей системы.
Визуально-двойные звезды
Те парные звезды, которые можно увидеть в телескоп или даже без приспособлений, принято называть визуально-двойными. Альфа-Центавра, к примеру, именно такая система. Звездное небо богато подобными примерами. Третье светило этой системы – самая ближайшая из всех к нашей собственной – Проксима Центавра. Чаще всего, такие половинки пары различаются по цвету. Так, Антарес имеет красную и зеленую звезду, Альбирео – голубую и оранжевую, Бета Лебедя – желтую и зеленую. Все перечисленные объекты легко наблюдать в линзовый телескоп, что дает возможность специалистам уверенно вычислять координаты светил, их скорость и направление движения.
Спектрально-двойные звезды
Нередко получается так, что одна звезда звездной системы расположена слишком близко к другой. Настолько, что даже самый мощный телескоп не способен уловить их двойственность. В этом случае на помощь приходит спектрометр. При прохождении через прибор свет разлагается на спектр, разграниченный черными линиями. Эти полосы смещаются по мере приближения или удаления светила от наблюдателя. При разложении спектра двойной звезды получается два вида линий, смещающихся при движении обоих компонентов друг вокруг друга. Так, Мицар А и В, Алькор – спектрально-двойные. При этом они еще и объединены в большую систему из шести звезд. Так же визуально-двойные компоненты Кастор – звезда в созвездии Близнецов – являются спектрально-двойными.
Заметно-двойные звезды
Существуют в галактике и другие звездные системы. Например, такие, компоненты которых перемещаются таким образом, что плоскость их орбит близка к лучу зрения наблюдателя с Земли. Это значит, что они заслоняют друг друга, создавая взаимные затмения. Во время каждого из них мы можем наблюдать только одно из светил, при этом уменьшается их суммарный блеск. В случае когда одна из звезд значительно больше, это уменьшение оказывается заметным.
Одна из самых известных заметно-двойных звезд – Алголь из созвездия Персея. С четкой периодичностью в 69 часов ее яркость падает до третьей величины, но через 7 часов вновь возрастает до второй. Эту звезду часто называют «Подмигивающим дьяволом». Открыта она была еще в 1782 году англичанином Джоном Гудрайком.
С нашей планеты заметно-двойная звезда выглядит как переменная, которая через определенный временной интервал меняет яркость, что совпадает с периодом обращения звезд вокруг друг друга. Такие звезды называю еще заметно-переменными. Кроме них, бывают физически переменные светила – цифеиды, яркость которых регулируется внутренними процессами.
Эволюция двойных звезд
Чаще всего одна из звезд двойной системы является более крупной, быстро проходящей отведенный ей цикл жизни. В то время как вторая звезда остается обычной, ее «половинка» превращается в красного гиганта, затем в белого карлика. Самое интересное в такой системе начинается, когда в красного карлика превращается вторая звезда. Белый в этой ситуации притягивает накопившиеся газы расширяющегося «собрата». Порядка 100 тысяч лет достаточно для того, чтобы температура и давление достигли уровня, необходимого для слияния ядер. Газовая оболочка светила взрывается с невероятной силой, в результате чего светимость карлика увеличивается практически в миллион раз. Наблюдатели с Земли называют это рождением новой звезды.
Астрономам случается обнаружить и такие ситуации, когда один из компонентов является обычной звездой, а второй – очень массивной, но невидимой, с допустимым источником мощного рентгеновского излучения. Это дает возможность предположить, что второй компонент является черной дырой – остатками некогда массивной звезды. Тут, по мнению специалистов, происходит следующее: используя мощнейшую гравитацию, черная дыра притягивает газы звезды. Втягиваясь по спирали с огромной скоростью, они разогреваются, выделяя перед исчезновением в дыре энергию в виде рентгеновского излучения.
Ученые сделали вывод, что мощный источник рентгеновского излучения доказывает существование черных дыр.
Тройные звездные системы
Солнечная звездная система, как можно видеть, имеет далеко не единственный вариант строения. Кроме одинарной и двойной звезды, в системе можно наблюдать и большее их количество. Динамика таких систем намного сложнее, чем даже у двойной. Однако иногда встречаются звездные системы с небольшим количеством светил (превышающим, однако, две единицы), имеющим довольно простую динамику. Называют такие системы кратными. Если звезд, входящих в системы, три, она имеет название тройной.
Наиболее распространен именно такой вид кратных систем – тройной. Так, еще в 1999 году в каталоге кратных звезд из 728 кратных систем более 550 являются тройными. Соответствуя принципу иерархии состав этих систем таков: две звезды близко расположены, одна сильно удалена.
В теории модель кратной звездной системы намного более сложная, чем двойной, поскольку такая система может показывать хаотическое поведение. Многие подобные скопления оказываются, по факту, очень нестабильными, что приводит к выбрасыванию одной из звезд. Избежать подобного сценария удается только тем системам, звезды в которых расположены по иерархическому принципу. В таких случаях компоненты делятся на две группы, вращающихся вокруг центра масс по большой орбите. Внутри групп так же должна быть четкая иерархия.
Более высокие кратности
Ученым известны звездные системы и с большим количеством компонентов. Так, Скорпион имеет в своем составе больше семи светил.
Так, выяснилось, что не только планеты звездной системы, но и сами системы в галактике не одинаковы. Каждая из них уникальна, различна и крайне интересна. Ученые открывают все большее количество звезд, и возможно, вскоре мы узнаем о существовании разумной жизни не только на нашей собственной планете.
Источник
Звездная система и ее разновидности
Что представляет собой звездная система? На самом деле, это совокупность звёзд с замкнутыми орбитами, связанная взаимным гравитационным тяготением.
Как оказалось, любая система звезд имеет ряд особенностей. Прежде всего, если она состоит из нескольких похожих светил, обладающих одинаковыми параметрами, то её существование продлится недолго. А вот основанные на иерархии группы, наоборот, более крепкие, стабильные и живучие.
Тройная звёздная система
И тут возникает вопрос, почему так? В действительности, равноправные элементы просто существуют по отдельности. А когда, один из них подчиняется или уступает другому, то происходит взаимодействие. Например, в группе светил один компонент не должен приближаться к другому на определённое расстояние. Это происходит в том случае, когда, опять же к примеру, различается их масса или размер. Причем в то же время силы гравитации объединяют эти элементы.
Кроме того, в группе перемещение составляющих частиц происходит вокруг общего центра масс. Вместе с тем звёздам свойственно и другое движение. Взять хотя бы собственное или их изменение положения в космическом пространстве.
В сообществе sliwbl.biz вы найдёте различные обучающие курсы и инфопродукты на различные темы.
Какая может быть звездная система
Более того, каждая звездная система обусловлена определённой кратностью. Максимальный предел это пять-шесть объектов.
Таким образом выделяют несколько типов систем:
- Двойные, то есть их образует пара светил. Между прочим, это самый распространённый тип, на который приходится практически 70% всех звёзд.
- Тройные, собственно говоря, включают в себя три компонента. Подобных структур поменьше, чем предыдущих, но всё-таки они не редкость. Чаще всего представлены двумя звёздными телами и спутника, несколько отдалённо расположенного и совершающего обороты вокруг основной пары.
- Системы из четырёх светил хотя и немногочисленны, но занимают своё место во Вселенной. В основном их формируют две пары.
- И как уже отмечалось, группы из пяти-шести светил.
Что интересно, чем выше кратность совокупности звёзд, тем беспорядочнее, непоследовательнее и нестабильнее их свойства и характер.
Антарес A (справа) и Антарес B (слева)
Дополнительная классификация
Иногда можно наблюдать пару светящихся небесных тел, которые называют визуально-двойными. К ним, например, относятся ближайшая к Земле Альфа Центавра, Антарес и Бета Лебедя.
А бывает, что компоненты настолько близко располагаются друг к другу, что их невозможно различить. Ведь визуально они как будто единое целое. Правда спектральный анализ разделяет их на составные части. Как говорится, всё тайное становится явным. Такие объединения называют спектрально-двойными светилами.
Помимо этого, различают заметно-двойные объекты. Где компоненты движутся так, что их орбиты лежат очень близко к лучу зрения земного наблюдателя. В результате в зоне нашей видимости находится только один элемент.
Альфа Центавра
Наиболее большие системы звезд, гравитационно связанных между собой, называют звёздными скоплениями и галактиками. Главное, не перепутать их с планетными системами (хотя они также относятся к образованиям из светил). Последние отличаются тем, что в них всего одна звезда, а остальные компоненты это различные астрономические объекты. Например, астероиды или планеты. Но все они вращаются вокруг общего центра масс. Самым простым примером планетной формы устройства является наша Солнечная система.
На всякий случай отметим, что центром масс выступает точка, которая описывает движение тела или системы частиц как единое целое. А также необходимо понимать, что кратность подразумевает количество, входящее в состав объекта. Проще говоря, отображает сколько чего-либо содержится внутри.
Черная дыра (центр галактики)
Итак, мы выяснили как называется группа звезд, связанных между собой гравитационными силами. А также узнали какие они бывают и чем отличаются.
Конечно, изучение космических объектов продолжается и по сей день. Учёные открывают всё новые тела, узнают всё больше про них. Как оказалось, звездная система может иметь разное устройство, а предел вывели из их общего известного числа. Однако у одного светила в созвездии Скорпион обнаружили целых семь компонентов. Вероятно, что это не просто исключение из правил. Скорее всего, где-то в нашей Вселенной подобное явление встречается часто. Просто пока мы не смогли их найти. Но всё впереди!
Источник
Звёздная система
Звёздная система — это система, состоящая из звёзд, движущихся по замкнутой орбите, гравитационно связанных, и, возможно, имеющих планетные системы, состоящих из меньших тел (таких как планеты или астероиды). В частности, Солнечная система — это звёздная система, образованная одиночной звездой — Солнцем — и другими телами (планетами и др.), обращающимися вокруг неё.
Кратность звёздной системы ограничена. Невозможно создать долгоживущую систему из трёх, четырёх и более равноправных звёзд. Устойчивыми оказываются только иерархические системы. К примеру, чтобы в тройной системе третий компонент не был выброшен из системы, необходимо чтобы он не приближался ближе чем на 8—10 радиусов к «внутренней» двойной системе. Сам же компонент может быть как одиночной, так и ещё одной двойной звездой. [1]
Содержание
Двойные звёздные системы
Звёздные системы из двух звёзд называются двойными звёздами, или двойными звёздными системами. При отсутствии приливных эффектов, возмущений от других сил и передачи массы от одной звезды к другой, такая система устойчива, и обе звезды будут неограниченно долго двигаться по эллиптической орбите вокруг центра масс системы (см. Задача двух тел).
Системы с более чем двумя звёздами
Системы с более чем двумя звёздами также возможны: например, звёздное скопление и галактика — виды звёздных систем. Из-за большого размера этих систем, их динамика значительно сложнее, чем у двойной звезды. Однако, также возможно существование звёздных систем с небольшим (но больше двух) количеством звёзд и простой орбитальной динамикой. Эти системы называются кратными звёздными системами, или физически кратными звёздами. Кратная звёздная система, состоящая из трёх звёзд, называется тройной.
Динамическая теория
Теоретически моделирование кратной звёздной системы сложнее, чем двойной, так как рассматриваемая динамическая система (Задача N тел) может проявлять хаотическое поведение. Многие конфигурации небольших групп звёзд оказываются нестабильными, и, в конце концов, одна из звёзд приближается к другой достаточно близко и разгоняется настолько, что покидает систему. [2] Нестабильности можно избежать в системе, которую Эванс называл иерархическими. [3] В иерархической системе звёзды могут быть разделены на две группы, каждая из которых обращается по большой орбите вокруг центра масс системы. Каждая из этих групп должна также быть иерархической. Это означает, что они тоже могут быть разделены на меньшие подгруппы, которые сами являются иерархическими, и т. д.
Тройные звёздные системы
Тройные звёздные системы — наиболее распространённый тип кратных систем. Например, в издании 1999 года каталога физически кратных звёзд Токовинина, [4] 551 из 728 систем описаны как тройные. В соответствии с иерархическим принципом тройные звёздные системы обычно состоят из пары близко расположенных звёзд с более удалённым спутником.
Более высокие кратности
Известно много систем с более чем тремя звёздами. ν Скорпиона (англ.) русск. состоит из по крайней мере семи звёзд [5] .
Примеры
Некоторые звёздные системы:
- Солнечная система, с Солнцем в центре (одна звезда);
- Сириус (две звезды);
- α Центавра (три звезды) (оспаривается — см. Проксима Центавра);
- 4 Центавра (4 звезды);
- Мицар (шесть звёзд);
- Кастор (шесть звёзд);
- ν Скорпиона (семь звёзд);
- Лебедь X-1 (одна звезда и одна чёрная дыра);
Примечания
- ↑ Сергей Попов. Звёздные пары.
- ↑ (англ.) Multiple Stellar Systems: Types and Stability, Peter J. T. Leonard, in Encyclopedia of Astronomy and Astrophysics, P. Murdin, ed., онлайн-версии: Institute of Physics, оригинальное издание, опубликованное Nature Publishing Group, 2001.
- ↑ Stars of Higher Multiplicity, David S. Evans, Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society9 (1968), 388—400.
- ↑ (англ.) MSC—a catalogue of physical multiple stars, A. A. Tokovinin, Astronomy and Astrophysics Supplement Series124 (1997), 75—84; онлайн-версии: VizieR и Multiple Star Catalog.
- ↑Multiple Star Catalog (MSC)
Звёздные системы 