какие звездные системы называются двойными и кратными

Природа двойных и кратных звезд

КУЗНЕЦОВ А. И., КУЗНЕЦОВ А. Р.

Среди двойных звезд различают физические и оптические пары. Физические пары близко расположены в пространстве. Принято считать, что они связаны силами тяготения и вращаются около общего центра тяжести. Оптические пары – это далеко расположенные одна позади друга звезды, при данном ракурсе наблюдающиеся на небесной сфере вблизи друг друга. Такие пары не представляют особого интереса в астрономии.

До настоящего времени нет единого мнение о природе происхождения двойных, тройных и кратных звёзд. Большое количество предложенных гипотез было опровергнуто в результате теоретических и практических исследований с использованием последних достижений науки. Единое мнение, к которому пришло большинство ученых – это то, что система кратных или двойных звезд с общим центром образовалась в одно и тоже время, т.е. они имеют одинаковый возраст. Принято считать, что эти звезды, связаны между собой силами тяготения. Чем больше расстояние между звездами, тем дольше их движение по орбитам.

Согласно существующей теории, как и одинарные звезды, двойные системы образуются под влиянием гравитационных сил из газопылевого облака. В современной астрономии существует три наиболее популярных теории образования двойных звезд. Первая из них связывает образование двойных систем с разделением на раннем этапе общего ядра протооблака, которое послужило материалом для возникновения двойной системы. Вторая теория связана с фрагментацией протозвездного диска, в результате чего могут появиться не только двойные, но и многократные системы звезд. Происходит фрагментация протозвездного диска на более позднем этапе, чем фрагментация ядра. Последняя теория гласит, что образование двойных звезд возможно путем динамических физико-химических процессов внутри протооблака, которое служит материалом для образования звезд.

Их в свою очередь можно разделить на:
— полуразделённые, где только одна звезда заполняет свою полость Роша;
— контактные, где обе звезды заполняют свои полости Роша.

Наибольший интерес представляют тесные двойные звезды, находящиеся друг от друга на расстоянии соизмеримом с их радиусами. Согласно результатам наблюдений, они имеют слегка вытянутую форму. Это принято объяснять их взаимным тяготением. В результате этого происходит вытягивание каждой из них в направлении друг к другу. Со временем они принимают форму груши. Вокруг этих двух звезд создается область в виде соприкасающихся двух грушевидных фигур, называемых полостями Роша.

Они соприкасаются в одной точке, расположенной на линии, соединяющей центры звезд. Считается, что силы тяготения звезд в ней отсутствуют, т.к. у каждой из них они направлены в противоположные стороны. Если тяготение сильное, то наступает критический момент, когда вещество начинает перетекать с одной звезды на другую. Это приводит к взрывам новых и сверхновых звезд.

Непонятно: это какой-то неизвестный закон или пародия на закон всемирного тяготения. Силы взаимного тяготения по Ньютону направлены не в разные стороны, а навстречу друг другу. Каждая звезда (тело) сама не обладает силой, а испытывает воздействие со стороны другой звезды (тела). Кроме того, удельные величины этих сил отличаются, так как звезды имеют разную массу. Точка соприкосновения чисто условное понятие и не какими специфическими свойствами не обладает.

Если бы система состояла из двух отдельных звезд, то под действием сил взаимного тяготения они бы приближались друг к другу, а не изменяли свои формы. Согласно закона Ньютона сила тяготения действует по линии, соединяющей центры тяжести этих тел. Учитывая, что все космические тела, в том числе и звезды, постоянно находятся в непрерывном движении, как по орбите, так и вокруг собственной оси, то однобокое вытягивание этих тел в каком-то одном месте исключается. Изменение формы тел может наблюдаться только равномерно по всей окружности. Однобокое изменение формы отсутствует даже у тел, постоянно расположенных, в процессе вращения, друг к другу одной и той же стороной (Земля – Луна). В научных кругах такое явление принято называть синхронным вращением или приливным захватом.

Существующие звезды – это жерла действующих вулканов. На поверхности одной такой суперзвезды может находиться большое количество вулканов (звезд), имеющих различные размеры и формы. Ориентировочные расчеты показали, что диаметр суперзвезды, на которой находится Солнце, в 3077 раз превышает его диаметр [4, c. 13]. Учитывая, что возраст Солнца исчисляется только в 4,5 млрд. лет, можно утверждать, что это не предел. Суперзвезды можно отнести к космическим телам, образование которых происходило в условиях большого количества исходного материала и малой конкуренции зародышей их образования.

При наблюдении гигантских суперзвезд с большого расстояния, они аналогичны галактикам.

Этим объясняется наличие большого количества двойных и кратных физических звезд. Поскольку они располагаются на одной твердой поверхности, то понятным становится наличие у них общего центра вращения по круговым орбитам. Наличие эллиптических орбит для таких звезд нереально, а имеющиеся данные можно объяснить оптическим обманом, вследствие их наблюдения под углом к плоскости их вращения.

Состав звездного вещества внутри суперзвезды для всех звезд, расположенных на ее поверхности одинаков. Этим объясняется утверждение ученых, что система кратных или двойных звезд с общим центром образовалась в одно и тоже время, хотя фактически оно может существенно различаться.

Основной характеристикой звезды, определяющей весь ее эволюционный путь, является масса. Чем она больше, тем быстрее эволюционирует звезда, тем быстрее в ее недрах выгорает водород, и она переходит в стадию красных гигантов и сверхгигантов. Однако в 1951 г. советские ученые П. П. Паренаго и А. Г. Масевич обратили внимание на то, что у тесных двойных систем компонента с большей светимостью, как правило, обладает меньшей массой.

Этот известный в звездной астрономии результат получил название «парадокс Алголя», по имени знаменитой затменной звездной пары, где этот парадокс явно выражен [5].

С нашей точки зрения, при одинаковом внутреннем давлении внутри суперзвезды, у звезды меньшего диаметра температура поверхности будет больше. Это объясняется тем, что извергающийся по стенам жерла и с поверхности высокотемпературный звездный газ будет способствовать большему перемешиванию звездного вещества на поверхности и увеличению ее температуры, а, следовательно, и большей ее светимости. Поскольку температура в жерле меньшего диаметра выше, то расплавление перегородки в нем будет идти с большей скоростью, т.е. оно будет иметь более вытянутую форму в сторону жерла (звезды) большего диаметра. Создается видимость выброса вещества маленькой звездой в сторону большой звезды.

Принято считать, что если внешние слои звезд выходят за пределы внутренней полости Роша, то, растекаясь вдоль эквипотенциальных поверхностей, газ может, во-первых, перетекать от одной звезды к другой, а, во-вторых, образовать оболочку, охватывающую обе звезды. Классическим примером такой системы является звезда ; Лиры, спектральные наблюдения которой позволяют обнаружить как общую оболочку тесной двойной, так и газовый поток от спутника к главной звезде [1].

По нашему мнению, существующее определение [6, с. 265] для земных вулканов: «Кратер – чашеобразное или воронкообразное углубление на вершине или склонах вулканов; на дне его располагается одно или несколько жерл, через которые происходит поступление продуктов извержения», полностью распространяется на космические звезды.

Образованием общей оболочки тесной двойной, вызвана трудность наблюдения физических тесных двойных и кратных звезд (жерл), расположенных как бы внутри такого кратера. Именно этим объясняется различие вращения экзопланет вокруг систем двойных звезд. Как известно, одни из этих планет вращаются вокруг только одного компаньона двойной звездной системы, а орбита других (с общей оболочкой) огибает сразу оба ее компонента.

«Захват» (поглощение) одной звезды другой для таких систем происходит по следующей схеме. Образование жерл двойных и кратных звезд происходит за счет разрушения корки суперзвезды под действием сил внутреннего давления, действующих радиально, в направлении от центра к поверхности. При этом наиболее реально, что перегородки будут иметь форму расширяющегося к поверхности клина.

Вследствие непрерывного воздействия высоких температур с обеих сторон перегородки, она постепенно начинает расплавляться. При этом жерла приобретают вытянутую форму по направлению друг к другу, т.е. образуют полости Роша. На поверхности, из-за более низких температур и большей толщины перегородки процесс расплавления перемычки протекает медленнее, чем в глубине (зоне более высоких температур и меньшей толщины перегородки).

Происходит постепенное уменьшение размеров перегородки по толщине и высоте. При достижении критического размера перемычки из-за непрерывного движения поверхностного слоя звезды происходит слияние отверстий жерл. Начинается, так условно называемый, переток звездного вещества от одной звезды к другой.

Плотное облако частиц перегородки, пыли и газа надолго закрывает образующуюся сверхновую звезду от наблюдателей создавая иллюзию ее исчезновения при взрыве. Учитывая большие размеры облака и высокую температуру частиц, его образующих, оно долгое время наблюдается в виде светящейся туманности и служит основой для образований новой или эволюции существующей здесь планетной системы. Это может сопровождаться изменением количества ранее существующих планет, углов наклона осей их вращения, диаметров орбит и их расстояния от образующейся звезды.

Эта гипотеза выглядит более правдоподобной по сравнению с существующей теорией гравитационного коллапса и образования белого карлика или черной дыры при взрыве сверхновой. В этом случае непонятно, откуда берется пыль при взрыве газового шара (звезды) и образуется такая мощная вспышка, если звезда растратила почти полностью запасы своей энергии (водорода).

Учитывая колоссальные размеры суперзвезд и большое количество расположенных на них вулканов (звезд), можно предположить, что это они образуют шаровые звездные скопления. Подтверждением этому является то, что звезды в них находятся на относительно небольшом расстоянии друг от друга, а также почему все звезды в шаровых скоплениях старые и имеют примерно одинаковый возраст. Среди них отсутствуют молодые голубые звезды. Основную их массу составляют желтоватые или рыжеватые.

Таким образом, предлагаемая гипотеза позволяет аргументированно объяснить природу, структуру и свойства двойных и кратных звезд, образование полостей Роша и перетекание звездного вещества с одной звезды на другую.

2 Точки Лагранжа. [Электронный ресурс] – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki [дата обращения 02.06.2021].

3 Кузнецов А. И. Общая теория относительности А. Эйнштейна и новые гипотезы // Материалы Международной научно-практической конференции «Х Торайгыровские чтения», посвященной 125-летию С. Торайгырова. – Павлодар, 2018. – Т. 4. – С. 194 – 198.

4 Кузнецов А. И. Смена активности и магнитных полюсов солнца. //Материалы Международной научно-практической конференции «ХI Торайгыровские чтения», – Павлодар, 2019. – Т. 4. – С. 9 – 16.

6 Словарь иностранных слов. – М.: Русский язык. 1990.

Источник

Двойные и кратные звёздные системы

Большое число звёзд видимых в нашей галактике и за её пределами принадлежат к двойным и более кратным звёздным системам. То есть с уверенностью можно сказать, что наша одиночная звезда Солнце принадлежит к меньшинству в классификации звёздных систем. О том, что это за такие системы, давайте поговорим.

В некоторых источниках говорится, что лишь 30% от общего числа звёзд — одиночные, в других можно найти число 25. Но с совершенствованием методик измерения и изучения двойных и кратных звёзд, процентное соотношение одиночных изменяется. Связано это в первую очередь со сложностью обнаружения маленьких (по размерам, но не массе) звёзд. На сегодняшний день астрономами открыто множество экзопланет, которые при первом обнаружении могут подходить под описание вторичных звёзд в системе двух и более звёзд, только после детального изучения и множества расчётов исключается вариант, что это звёзда, а найденный объект относят к планетам (определяется это по массе, по гравитационному притяжению, по взаимному расположению, поведению и ещё многим другим факторам).

Двойные звёзды

Система из двух связанных силами гравитации звёзд называется двойной звёздной системой или просто двойной звездой.

В первую очередь следует подчеркнуть, что не все оптически рядом расположенные две звезды — двойные. Отсюда следует, что звёзды, которые видны на небе близко друг от друга для наблюдателя с Земли, но при этом не связанные гравитационными силами и не имеющими общий центр масс называются оптически двойными. Хороший пример — α Козерога — пара звёзд находятся на огромном расстоянии друг от друга (примерно 580 световых лет), но нам кажется что они рядом.

Физически двойные звёзды обращаются вокруг общего центра масс и связаны между собой силами гравитации. Пример — η (эта) Кассиопеи. По периоду вращения и взаимному расстоянию можно определить массу каждой из звезды. Период вращения имеет внушительный диапазон: от нескольких минут, если речь идёт о вращении карликовых звёзд вокруг нейтронных, до нескольких миллионов лет. Расстояния между звёздами примерно могут быть от 10 10 до 10 16 м (около 1 светового года).

Двойные звёзды имеют весьма обширную классификацию. Приведу лишь основные пункты:

Кратные звёзды

Как понятно из названия, если число взаимосвязанных звёзд превышает две, то это кратные звёздные системы или кратные звёзды. Их также разделяют на оптически и физически кратные звёзды. Если число звёзд в системе можно увидеть невооружённым глазом, в бинокль или телескоп, то такие звёзды называются визуально кратными. Если для определения кратности системы требуются дополнительные спектральные измерения, то это спектрально кратная система. И, если же кратность системы определяется по изменению блеска, то это затменно-кратная система. Простой пример тройной звезды показан ниже — это звезда HD 188753 в созвездии Лебедь:

Тройная звезда HD 188753

Как видно на изображении выше, в тройной системе есть пара тесно связанных звёзд и одна удалённая с большей массой, вокруг которой и происходит вращение пары. Но чаще удалённая звёзда вращается вокруг пары тесно связанных звёзд, которые представляют собой единое целое. Такая пара называется главной.

Конечно, тремя звёздами кратность не ограничивается. Существуют системы из четырёх, пяти и шести звёзд. Чем кратность больше, тем количество таких систем меньше. Например, звезда ε Лиры представляет собой две пары взаимосвязанные между собой, удалённое друг от друга на большое расстояние. Учёными было приблизительно подсчитано, что расстояние между парами должно в 5 и более раз превышать расстояние между звёздами внутри одной пары.

Лучшим примером шестикратной системы звёзд служит Кастор в созвездии Близнецы. В ней три пары звёзд организованно взаимодействуют между собой. Больше 6 звёзд в системе пока ещё не обнаружено.

Кратные звёзды занимают астрономов-наблюдателей не меньше чем дипскай объекты. Особенно красиво звёздные системы выглядят, когда компоненты в них имеют разный цветовой оттенок, например, один из них — красный холодный сверхгигант, а другой — горячая яркая голубая звезда. Есть множество справочников с детальными характеристиками наиболее известных и интересных для наблюдения двойных и кратных звёзд. С частью систем я вас познакомлю в отдельной статье.

Источник

Двойные и кратные звёзды

Система, где две звезды связаны друг с другом гравитационным взаимодействием и обращаются по орбитам вокруг общего центра масс, называется двойной системой. А каждый участник этой системы — двойной звездой. Они очень распространёны во вселенной, сюда половину всех звёзд. Астрономам эти объекты полезны тем, что если известны расстояние между звездами и период их обращения, то можно вычислить их массы. Такая методика считается превалирующей для определения масс звёздных объектов.

Кратные звёздные системы

Тройные. Такие сообщества встречаются уже много реже систем двойных – примерно, в 20 раз. Чаще всего, это главная пара, состоящая из двойной звезды, имеющая отдалённый спутник. Его вращение происходит вокруг этой пары, являющейся для него словно единым телом. Ближайшая к нам звезда – Проксима созвездия Центавра – как раз и есть спутник двойной системы того же созвездия – Альфа А и Альфа В.

Системы из четырёх звёзд. Для такого сообщества, встречающегося очень редко, необходимо иное строение системы. Это две тесные звёздные пары, разделённые расстоянием, которое не может быть меньше пятикратного расстояния между самими звёздами (пример — Эпсилон созвездия Лиры).

Пять и шесть членов. Это предел для кратности звёздных систем, а встречаются они чрезвычайно редко. Примером может быть Кастор, главная звезда Близнецов. Он состоит из шести объектов – двойной спутник обращается вокруг пары звёзд, которые тоже двойные – Кастор А и Кастор В.

Образование двойных и кратных систем

Формирование двойной звезды немного отличается от формирования одиночной. Вот некоторые общепринятые теории:

Взаимодействие двойных и кратных звёзд

В силу того, что расстояния между участниками в двойных и иных звёздных сообществах различны, их взаимодействие имеет разный характер.

Поэтому периоды обращения в этих системах могут укладываться в часы и сутки. Если же расстояния в парах очень велики, то периоды обращений могут достигать тысячелетий, а взаимодействие членов сообщества будет практически незаметно. Также имеет значение взаимодействие двойных звёзд с иными объектами. Ими могут стать, например, молекулярные облака гигантских размеров.

Классификация двойных звёзд

Классификация двойных звёзд производится по способу их наблюдения.

Визуально-двойные. К звёздам такого типа относятся объекты, которые реально увидеть раздельно, то есть, они могут быть разрешены. Поскольку наблюдение их происходит с помощью телескопов, то большей частью они расположены не очень далеко от Солнца, а периоды их обращений достаточно велики. Каталоги WDS и CCDM насчитывают 78 000 и 110 000 подобных объектов. Но лишь для сотни из них точность вычисленных орбит позволяет определить массы компонентов.

Спектрально-двойные. Таковыми звёзды считаются, если их двойную природу определили при помощи спектрального анализа. Каталог SB9, считающийся самым известным и обширным, содержит 2839 объектов, относящихся к классу спектрально-двойных звёзд.

Источник

Презентация по астрономии на тему » Двойные, кратные и переменные звёзды» (11 класс)

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Описание презентации по отдельным слайдам:

Двойные, кратные и переменные звёзды

вопросы 1. Что такое белый карлик? 2. Что такое нейтронная звезда? 3. Что такое чёрная дыра? 4. Как вы думаете, что произойдёт с космическим кораблём, если он неудачно приблизится к нейтронной звезде. чёрной дыре?

Система из двух связанных силами гравитации звёзд называется двойной звёздной системой или просто двойной звездой. Каппа Волопаса

Оптически двойные звёзды Звёзды, которые видны на небе близко друг от друга для наблюдателя с Земли, но при этом не связанные гравитационными силами и не имеющими общий центр масс называются оптически двойными. Хороший пример — α Козерога — пара звёзд находятся на огромном расстоянии друг от друга (примерно 580 световых лет), но нам кажется что они рядом.

Физически двойные звёзды Физически двойные звёзды обращаются вокруг общего центра масс и связаны между собой силами гравитации. Пример — η (эта) Кассиопеи. По периоду вращения и взаимному расстоянию можно определить массу каждой из звезды. Период вращения имеет внушительный диапазон: от нескольких минут, если речь идёт о вращении карликовых звёзд вокруг нейтронных, до нескольких миллионов лет. Расстояния между звёздами примерно могут быть от 1010 до 1016 м (около 1 светового года).

Кратные звёзды Если число взаимосвязанных звёзд превышает две, то это кратные звёздные системы или кратные звёзды. Их также разделяют на оптически и физически кратные звёзды. Если число звёзд в системе можно увидеть невооружённым глазом, в бинокль или телескоп, то такие звёзды называются визуально кратными. Если для определения кратности системы требуются дополнительные спектральные измерения, то это спектрально кратная система. И, если же кратность системы определяется по изменению блеска, то это затменно-кратная система. Это звезда HD 188753 в созвездии Лебедь. В тройной системе есть пара тесно связанных звёзд и одна удалённая от звезды с большей массой, вокруг которой и происходит вращение пары. Но чаще удалённая звёзда вращается вокруг пары тесно связанных звёзд, которые представляют собой единое целое. Такая пара называется главной. Тройная звезда HD 188753

Конечно, тремя звёздами кратность не ограничивается. Существуют системы из четырёх, пяти и шести звёзд. Чем кратность больше, тем количество таких систем меньше. Лучшим примером шестикратной системы звёзд служит Кастор в созвездии Близнецы. В ней три пары звёзд организованно взаимодействуют между собой. Больше 6 звёзд в системе пока ещё не обнаружено.

Две звезды Мицар и Алькор входят в парный астеризм «Конь и всадник». Существует также легенда, что якобы в древнем Египте в элитные войска фараона набирали юношей, которые могли различать эти звезды. В арабской литературе говорится, что только те, кто обладает самым острым зрением, могут видеть компаньона Мицара. Арабский лексикограф 14-го века Файрузабади назвал его «Нашей загадкой», в то время как персидский астрономический писатель 13-го века Закария аль-Казвини сказал, что «люди проверяли своё зрение этой звездой».

Затменно-переменные звёзды Затменно-переменные звёзды — тесные пары звёзд, которые нельзя разделить даже в самые мощные телескопы, видимая звёздная величина меняется из-за периодически наступающих для наблюдателя с Земли затмений одного компонента системы другим. Звезда с большей светимостью — главная, с меньшей — спутник. Самыми популярными примерами являются: β Персея (Алголь) и β Лиры.

Кривая блеска — график, который изображает изменение потока излучения звезды в зависимости от времени. Когда звезда имеет максимальную яркость, то это эпоха максимума, минимальную (или наибольшую звёздную величину) — эпохой минимума.

Цефеиды Цефеиды — пульсирующие гиганты спектрального класса F и G, которые получили своё название в честь звезды δ (дельта) Цефея. Период пульсации колеблется в диапазоне от 1,5 до 50 суток. Амплитуда (разница между максимумом и минимумом) блеска цефеид может достигать 1,5m. Типичным представителем цефеид является Полярная звезда. При изменении блеска изменяются температура фотосферы, показатели цвета, радиус фотосферы. График изменения блеска η Aql (эта Орла) и δ Cep (дельта Цефея)

Звёзды типа RR Лиры Это гиганты спектрального класса A. Период переменности для этих звёзд 0,2 — 1,2 суток. Они очень быстро меняют блеск, при этом амплитуда достигает одной звёздной величины. С изменением блеска изменяется показатель цвета, что связано с изменением температуры фотосферы. При максимуме звезда светлеет (белеет), т.е. становится горячее. Также изменяется радиус звезды (лучевые скорости). Подавляющее большинство звёзд этого типа сосредоточено в шаровых звёздных скоплениях. Ниже на диаграмме Герцшпрунга-Рассела (спектр-светимость) показано примерное расположение цефеид и звёзд типа RR Лиры:

Причина изменения светимости цефеид — радиальные пульсации. Атмосферы цефеид то расширяются, то сжимаются. При сжатии атмосфера звезды разогревается, а при расширении охлаждается. Мы видим цефеиду наиболее яркой, когда она сравнительно небольшая, но горячая

Для астрономов цефеиды являются своего рода маяками Вселенной. Ориентируясь по их переменному блеску, астрономы выясняют расстояния до удалённых объектов и определяют постоянную Хаббла.

Домашнее задание Параграф 25

Номер материала: ДБ-775842

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

В Москве стартует онлайн-чемпионат для школьников Soft Skills — 2035

Время чтения: 1 минута

Минобрнауки утвердило перечень олимпиад для школьников на 2021-2022 учебный год

Время чтения: 1 минута

Минобразования Кузбасса рекомендовало техникумам и школам уйти на каникулы до 7 ноября

Время чтения: 1 минута

В школе в Пермском крае произошла стрельба

Время чтения: 1 минута

Фальков поручил проверить знания студентов после нерабочих дней

Время чтения: 1 минута

Школьников не планируют переводить на удаленку после каникул

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник