System gwiezdny - Star system

System potrójnej gwiazdy Algol zobrazowany za pomocą interferometru CHARA.jpg
Film Algol AB zobrazowany interferometrem CHARA - labeled.gifHD188753 orbita.jpg
  • U góry: Trzygwiazdkowy system Algola sfotografowany w bliskiej podczerwieni przez interferometr CHARA o rozdzielczości 0,5 mas w 2009 roku. Kształt Algola C jest artefaktem.
  • Na dole po lewej: Algol A jest regularnie przyćmiewany przez ściemniacz Algol B co 2,87 dnia. (Zobrazowane w paśmie H przez interferometr CHARA. Nagłe skoki w animacji to artefakty.)
  • U dołu po prawej: Wrażenie artysty dotyczące orbit HD 188753 , potrójnego układu gwiazd.

System gwiezdny lub układ gwiezdny jest niewielka liczba gwiazdek , że orbita sobą związani przyciągania grawitacyjnego . Duża grupa gwiazd związanych grawitacją jest ogólnie nazywana gromadą gwiazd lub galaktyką , chociaż ogólnie rzecz biorąc są to również układy gwiezdne. Układów gwiezdnych nie należy mylić z układami planetarnymi , które obejmują planety i podobne ciała (takie jak komety ).

Gwiazda układ dwóch gwiazd jest znany jako binarny gwiazdy , binarnego układu planetarnego lub fizycznej gwiazdy podwójnej . Jeśli nie ma efektów pływowych , żadnych zakłóceń spowodowanych innymi siłami ani przenoszenia masy z jednej gwiazdy na drugą, taki układ jest stabilny i obie gwiazdy będą kreślić eliptyczną orbitę wokół barycentrum układu w nieskończoność. (Zobacz Problem dwóch ciał ) . Przykładami układów podwójnych są Syriusz , Procjon i Cygnus X-1 , z których ostatni prawdopodobnie składa się z gwiazdy i czarnej dziury .

Wiele systemów gwiezdnych

System wielogwiezdny składa się z trzech lub więcej gwiazd, które z Ziemi wydają się znajdować blisko siebie na niebie. Może to wynikać z tego, że gwiazdy są fizycznie blisko i grawitacyjnie ze sobą powiązane, w takim przypadku jest to fizyczna gwiazda wielokrotna, lub ta bliskość może być tylko pozorna, w takim przypadku jest to optyczna gwiazda wielokrotna Fizyczne gwiazdy wielokrotne są również powszechnie stosowane. zwane wieloma gwiazdami lub wieloma systemami gwiezdnymi .

Większość systemów wielokrotnych to gwiazdy potrójne . Rzadziej występują systemy z co najmniej czterema komponentami. Systemy wielogwiazdowe nazywane są potrójnymi , potrójnymi lub potrójnymi, jeśli zawierają 3 gwiazdy; poczwórne lub czwartorzędowe, jeśli zawierają 4 gwiazdki; pięciokrotny lub pięcioletni z 5 gwiazdkami; sześciokrotny lub sześcioletni z 6 gwiazdkami; siódemka lub siódemka z 7 gwiazdkami. Systemy te są mniejsze niż gromady otwarte , które mają bardziej złożoną dynamikę i zazwyczaj mają od 100 do 1000 gwiazd. Większość znanych układów gwiezdnych jest potrójnych; dla wyższych krotności liczba znanych systemów o danej krotności maleje wykładniczo wraz z krotnością. Na przykład w zrewidowanym katalogu fizycznych gwiazd wielokrotnych Tokovinina z 1999 r. 551 z 728 opisanych układów jest potrójnych. Jednak z powodu podejrzeń o efekty selekcji możliwość interpretacji tych statystyk jest bardzo ograniczona.

Systemy wielogwiazdkowe można podzielić na dwie główne klasy dynamiczne:

(1) systemy hierarchiczne , które są stabilne i składają się z zagnieżdżonych orbit, które nie oddziałują zbytnio, a więc każdy poziom hierarchii może być traktowany jako problem dwóch ciał

lub

(2) trapezy, które mają niestabilne, silnie oddziałujące orbity i są modelowane jako problem n-ciał , wykazujący zachowanie chaotyczne . Mogą mieć 2, 3 lub 4 gwiazdki.

Systemy hierarchiczne

System gwiezdny o nazwie DI Cha . Chociaż widoczne są tylko dwie gwiazdy, w rzeczywistości jest to układ poczwórny zawierający dwa zestawy gwiazd podwójnych.

Większość układów wielogwiazdowych jest zorganizowana w tak zwany układ hierarchiczny : gwiazdy w układzie można podzielić na dwie mniejsze grupy, z których każda przechodzi większą orbitę wokół środka masy układu . Każda z tych mniejszych grup musi być również hierarchiczna, co oznacza, że ​​muszą być podzielone na mniejsze podgrupy, które same są hierarchiczne, i tak dalej. Każdy poziom hierarchii można traktować jako problem dwóch ciał , traktując bliskie pary tak, jakby były jedną gwiazdą. W tych systemach istnieje niewielka interakcja między orbitami, a ruch gwiazd będzie nadal przybliżał stabilne orbity keplerowskie wokół środka masy systemu, w przeciwieństwie do niestabilnych systemów trapezowych lub jeszcze bardziej złożonej dynamiki dużej liczby gwiazd w gromadach gwiazd i galaktyki .

Potrójne systemy gwiazd

Orbity hierarchicznego układu potrójnego gwiazdy HR 6819: wewnętrzna podwójna z jedną gwiazdą (orbita na niebiesko) i czarną dziurą (orbita na czerwono), otoczona inną gwiazdą na szerszej orbicie (również na niebiesko).

W fizycznym potrójnym układzie gwiazd, każda gwiazda okrąża ten środek masy układu. Zwykle dwie gwiazdy tworzą ciasny układ podwójny , a trzecia krąży wokół tej pary w odległości znacznie większej niż orbita układu podwójnego. Taki układ nazywa się hierarchicznym . Powodem tego układu jest to, że jeśli orbita wewnętrzna i zewnętrzna są porównywalnej wielkości, układ może stać się dynamicznie niestabilny, co prowadzi do wyrzucenia gwiazdy z układu. HR 6819 jest przykładem fizycznego hierarchicznego układu potrójnego, w którym zewnętrzna gwiazda krąży wokół wewnętrznego układu podwójnego składającego się z gwiazdy i gwiezdnej czarnej dziury (chociaż pogląd, że HR 6819 jest układem potrójnym, został ostatnio zakwestionowany). Gwiazdy potrójne, z których nie wszystkie są związane grawitacyjnie, mogą składać się z fizycznego układu podwójnego i optycznego towarzysza (takiego jak Beta Cephei ) lub, w rzadkich przypadkach, czysto optycznej gwiazdy potrójnej (takiej jak Gamma Serpentis ).

Wyższe krotności

Schematy mobilne :
  1. multipleks
  2. simpleks, system binarny
  3. simpleks, system potrójny, hierarchia 2
  4. simpleks, system poczwórny, hierarchia 2
  5. simpleks, system poczwórny, hierarchia 3
  6. simpleks, system pięciokrotny, hierarchia 4.

Hierarchiczne układy wielogwiazdowe z więcej niż trzema gwiazdami mogą tworzyć szereg bardziej skomplikowanych układów. Układy te można uporządkować za pomocą tego, co Evans (1968) nazwał ruchomymi diagramami , które przypominają ozdobne zawieszki zawieszone na suficie. Przykładowe systemy hierarchiczne przedstawiono na rysunku po prawej stronie ( Diagramy ruchome ). Każdy poziom diagramu ilustruje rozkład systemu na dwa lub więcej systemów o mniejszym rozmiarze. Evans nazywa multipleks diagramu, jeśli istnieje węzeł z więcej niż dwojgiem dzieci , tj. jeśli rozkład jakiegoś podsystemu obejmuje dwie lub więcej orbit o porównywalnej wielkości. Ponieważ, jak już widzieliśmy w przypadku gwiazd potrójnych, może to być niestabilne, oczekuje się , że gwiazdy wielokrotne będą simpleksowe , co oznacza, że ​​na każdym poziomie jest dokładnie dwoje dzieci . Evans nazywa liczbę poziomów na diagramie swoją hierarchią .

  • Schemat simpleks hierarchii 1, jak w (b), opisuje system binarny.
  • Schemat simpleks hierarchii 2 może opisywać system potrójny, jak w (c), lub system poczwórny, jak w (d).
  • Schemat simpleksowy hierarchii 3 może opisywać system zawierający od czterech do ośmiu komponentów. Ruchomy diagram w (e) pokazuje przykład systemu poczwórnego z hierarchią 3, składającego się z pojedynczego odległego komponentu krążącego wokół bliskiego układu binarnego, przy czym jeden ze składników bliskiego układu binarnego jest jeszcze bliżej układu binarnego.
  • Prawdziwym przykładem systemu z hierarchią 3 jest Castor , znany również jako Alpha Geminorum lub α Gem. Składa się z czegoś, co wydaje się być wizualną gwiazdą podwójną, która po bliższym przyjrzeniu się składa się z dwóch spektroskopowych gwiazd podwójnych . Sam w sobie byłby to system poczwórnej hierarchii 2, jak w (d), ale wokół niego krąży słabszy, bardziej odległy komponent, który jest również bliskim układem podwójnym czerwonego karła. Tworzy to sześciokrotny system hierarchii 3.
  • Maksymalna hierarchia występująca w Katalogu Gwiazd Wielokrotnych AA Tokovinina w 1999 r. wynosiła 4. Na przykład gwiazdy Gliese 644A i Gliese 644B tworzą coś, co wydaje się być bliską wizualną gwiazdą podwójną ; ponieważ Gliese 644B jest spektroskopowym układem podwójnym , w rzeczywistości jest to układ potrójny. Układ potrójny ma bardziej odległego wizualnego towarzysza Gliese 643 i jeszcze bardziej odległego wizualnego towarzysza Gliese 644C, które, ze względu na ich wspólny ruch z Gliese 644AB, są uważane za związane grawitacyjnie z układem potrójnym. Tworzy to system pięciokrotny, którego ruchomym diagramem byłby diagram poziomu 4 występujący w (f).;

Możliwe są również wyższe hierarchie. Większość z tych wyższych hierarchii albo jest stabilna, albo cierpi z powodu wewnętrznych perturbacji . Inni uważają, że złożone gwiazdy wielokrotne z czasem teoretycznie rozpadną się na mniej złożone gwiazdy wielokrotne, tak jak możliwe są częstsze obserwowane trójki lub czwórki.

trapez

Trapezi to zazwyczaj bardzo młode, niestabilne systemy. Uważa się, że tworzą się one w gwiezdnych żłobkach i szybko dzielą się na stabilne gwiazdy wielokrotne, które w procesie mogą wyrzucać składniki w postaci galaktycznych gwiazd o dużej prędkości . Ich nazwa pochodzi od systemu gwiazd wielokrotnych znanego jako Gromada Trapezu w sercu Mgławicy Oriona . Takie układy nie są rzadkie i często pojawiają się w pobliżu lub w jasnych mgławicach . Gwiazdy te nie mają standardowych układów hierarchicznych, ale konkurują o stabilne orbity. Ten związek nazywa się wzajemnym oddziaływaniem . Takie gwiazdy ostatecznie osadzają się w ciasnym układzie podwójnym z odległym towarzyszem, z innymi gwiazdami wcześniej w układzie wyrzuconymi w przestrzeń międzygwiazdową z dużymi prędkościami. Ta dynamika może wyjaśniać uciekające gwiazdy, które mogły zostać wyrzucone podczas zderzenia dwóch podwójnych grup gwiazd lub układu wielokrotnego. Zdarzeniu temu przypisuje się wyrzucenie AE Aurigae , Mu Columbae i 53 Arietis na ponad 200 km·s- 1 i zostało wyśledzone do gromady Trapez w Mgławicy Oriona jakieś dwa miliony lat temu.

Oznaczenia i nomenklatura

Wiele oznaczeń gwiazd

Składniki gwiazd wielokrotnych można określić, dołączając do oznaczenia systemu przyrostki A , B , C , itd. Do oznaczenia pary składającej się z A i B można użyć sufiksów, takich jak AB . Sekwencja liter B , C , itd. może być przypisana w kolejności oddzielenia od składnika A . Komponentom odkrytym blisko już znanego komponentu można przypisać przyrostki, takie jak Aa , Ba , i tak dalej.

Nomenklatura w Katalogu wielu gwiazd

Notacja podsystemu w Katalogu wielu gwiazd Tokovinina

Katalog Gwiazd wielokrotnych AA Tokovinin wykorzystuje system, w którym każdy podsystem na ruchomym diagramie jest zakodowany za pomocą sekwencji cyfr. Na przykład na schemacie ruchomym (d) powyżej, najszerszy system otrzymałby numer 1, podczas gdy podsystem zawierający jego składnik podstawowy miałby numer 11, a podsystem zawierający jego składnik dodatkowy miałby numer 12. Podsystemy, które pojawią się poniżej to na schemacie mobilnym otrzyma liczby z trzema, czterema lub więcej cyframi. Opisując system niehierarchiczny tą metodą, ten sam numer podsystemu zostanie użyty więcej niż jeden raz; na przykład system z trzema komponentami wizualnymi, A, B i C, z których żadne dwa nie mogą być zgrupowane w podsystem, miałby dwa podsystemy o numerze 1 oznaczającym dwie binarne AB i AC. W takim przypadku, jeśli B i C zostaną następnie rozłożone na pliki binarne, otrzymają podsystemy o numerach 12 i 13.

Przyszła nomenklatura systemów wielogwiazdowych

Obecna nomenklatura gwiazd podwójnych i wielokrotnych może powodować zamieszanie, ponieważ gwiazdy podwójne odkryte na różne sposoby otrzymują różne oznaczenia (na przykład oznaczenia odkrywców dla wizualnych gwiazd podwójnych i oznaczenia gwiazd zmiennych dla gwiazd zaćmieniowych), a co gorsza, litery składowe mogą być przypisywane różnie przez różnych autorów, tak że na przykład A jednej osoby może być C innej osoby . Dyskusja rozpoczęta w 1999 roku zaowocowała czterema proponowanymi programami rozwiązania tego problemu:

  • KoMa, schemat hierarchiczny wykorzystujący duże i małe litery oraz cyfry arabskie i rzymskie;
  • Urban/Corbin Designation Method, hierarchiczny schemat numeryczny podobny do systemu klasyfikacji dziesiętnej Deweya ;
  • Sekwencyjna Metoda Oznaczenia, schemat niehierarchiczny, w którym składnikom i podsystemom przypisuje się numery w kolejności wykrywania; oraz
  • WMC, Washington Multiplicity Catalog, hierarchiczny schemat, w którym sufiksy używane w Washington Double Star Catalog są rozszerzone o dodatkowe litery i cyfry.

W przypadku systemu oznaczania identyfikacja hierarchii w systemie ma tę zaletę, że ułatwia identyfikację podsystemów i obliczanie ich właściwości. Powoduje to jednak problemy, gdy nowe składniki są wykrywane na poziomie wyższym lub pośrednim w stosunku do istniejącej hierarchii. W takim przypadku część hierarchii przesunie się do wewnątrz. Komponenty, które okażą się nieistniejące lub zostaną później ponownie przypisane do innego podsystemu, również powodują problemy.

Podczas 24. Zgromadzenia Ogólnego Międzynarodowej Unii Astronomicznej w 2000 r., schemat WMC został zatwierdzony i został uzgodniony przez Komisje 5, 8, 26, 42 i 45, że powinien zostać rozszerzony do jednolitego, użytecznego schematu oznaczania. Następnie przygotowano próbkę katalogu według schematu WMC, obejmującego pół godziny rektascensji . Kwestia ta została ponownie omówiona na 25. Zgromadzeniu Ogólnym w 2003 r. i ponownie została rozstrzygnięta przez komisje 5, 8, 26, 42 i 45 oraz Grupę Roboczą ds. Interferometrii, że schemat WMC powinien zostać rozszerzony i dalej rozwijany .

Przykładowa WMC jest zorganizowana hierarchicznie; stosowana hierarchia opiera się na zaobserwowanych okresach orbitalnych lub separacji. Ponieważ zawiera wiele wizualnych gwiazd podwójnych , które mogą być raczej optyczne niż fizyczne, ta hierarchia może być tylko pozorna. Używa wielkich liter (A, B, ...) dla pierwszego poziomu hierarchii, małych liter (a, b, ...) dla drugiego poziomu oraz cyfr (1, 2, .. .) dla trzeciego. Kolejne poziomy wykorzystywałyby naprzemienne małe litery i cyfry, ale w próbie nie znaleziono przykładów.

Przykłady

Dwójkowy

Syriusz A (w środku), wraz ze swoim towarzyszem białym karłem, Syriuszem B (na dole po lewej) sfotografowany przez Teleskop Kosmiczny Hubble'a .

Trójkowy

  • Alfa Centauri jest gwiazdą potrójną złożoną z głównej podwójnej pary żółtych karłów ( Alpha Centauri A i Alpha Centauri B ) oraz oddalonego czerwonego karła , Proxima Centauri . Razem A i B tworzą fizyczną gwiazdę podwójną oznaczoną jako Alpha Centauri AB, α Cen AB lub RHD 1 AB, gdzie AB oznacza układ podwójny . Umiarkowanie ekscentryczna orbita układu podwójnego może sprawić, że komponenty będą znajdować się tak blisko, jak 11 AU lub tak daleko, jak 36 AU. Proxima Centauri, również (choć rzadziej) nazywana Alfa Centauri C, znajduje się znacznie dalej (między 4300 a 13 000 AU) od α Cen AB i krąży wokół centralnej pary z okresem 547 000 (+66 000/-40 000) lat.
  • Polaris lub Alpha Ursae Minoris (α UMi), gwiazda północna, jest potrójnym układem gwiazd, w którym bliższa gwiazda towarzysząca jest bardzo blisko głównej gwiazdy – tak blisko, że była znana tylko z przyciągania grawitacyjnego na Polaris A (α UMi). A) dopóki nie został sfotografowany przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a w 2006 roku.
  • Gliese 667 to potrójny układ gwiazd z dwoma gwiazdami ciągu głównego typu K i czerwonym karłem . Czerwony karzeł, C, posiada od dwóch do siedmiu planet, z których jedna, Cc, obok niepotwierdzonych Cf i Ce, potencjalnie nadaje się do zamieszkania.
  • HD 188753 to potrójny układ gwiazd znajdujący się około 149 lat świetlnych od Ziemi w konstelacji Łabędzia . System składa się z HD 188753A, żółtego karła ; HD 188753B, pomarańczowy karzeł ; i HD 188753C, czerwony karzeł . B i C okrążają się nawzajem co 156 dni, a jako grupa okrążają A co 25,7 lat.
  • Fomalhaut (α PsA, α Piscis Austrini) to potrójny układ gwiazd w konstelacji Piscis Austrinus . Odkryto, że jest to układ potrójny w 2013 roku, kiedy potwierdzono, że gwiazda rozbłyskowa typu K TW Piscis Austrini i czerwony karzeł LP 876-10 mają wspólny ruch w przestrzeni. Pierwotny ma masywny dysk pyłowy podobny do tego z wczesnego Układu Słonecznego, ale znacznie bardziej masywny. Zawiera również gazowego giganta Fomalhaut b . W tym samym roku potwierdzono, że trzeciorzędowa gwiazda LP 876-10 zawiera dysk pyłowy.
  • HD 181068 to unikalny potrójny system, składający się z czerwonego olbrzyma i dwóch gwiazd ciągu głównego. Orbity gwiazd są zorientowane w taki sposób, że wszystkie trzy gwiazdy zaćmiewają się nawzajem.

Czwartorzędowy

HD 98800 to poczwórny system gwiezdny znajdujący się w stowarzyszeniu TW Hydrae .

Piętnastolecie

Sześciolecie

Siódemkowy

Zobacz też

Przypisy

Bibliografia

Zewnętrzne linki

Pojedyncze okazy