The Fizika
Есть, что почитать.
Двойные системы
"Что может быть прекраснее звёздного неба?!"
Камиль Фламмарион
Французский астроном и популяризатор науки
В хорошую погоду на чистом ночном небе человеческий глаз может увидеть свыше 3000 звёзд (на одном полушарии). Если хорошо приглядеться, то можно заметить, что некоторые звёзды не одиноки, а объединены в небольшие группы, которые кажутся глазу тусклыми фигурами произвольной формы. Такие группы звёзд принято называть скоплениями. Эти объекты представляют собой несколько звёзд, объединённых гравитацией (рис. 1). Они не только находятся рядом в пространстве, но и движутся вместе в одном направлении. Силы притяжения не позволяют звёздам разлететься, однако они не сильно влияют на их эволюцию, поэтому, как правило, компоненты в звёздных скоплениях эволюционируют независимо друг от друга.
- Рис. 1 Шаровое скопление М13 в созвездии Геркулеса,фотография орбитального телескопа Хаббл, NASA
Существуют, однако, и более интересные системы, в которых силы притяжения достаточно велики, поэтому звёзды эволюционируют совместно. В первую очередь, это двойные звёзды – системы, состоящие из двух звёзд, которые вращаются вокруг общего центра масс (рис. 2).
Рис. 2
Центр масс двойной системы
Астрономам известны тройные звёзды, а также системы из четырёх, пяти или даже шести компонентов. Но наибольший интерес представляют именно двойные звёзды. Во-первых, они хорошо распространены: считается, что почти половина звёзд нашей Галактики (Млечного Пути) – двойные. Во-вторых, такие системы могут рассказать астрофизикам о роли гравитации в эволюции звёзд. И, наконец, в двойных системах могут происходить крайне интересные процессы. Например, одна звезда может "воровать" вещество своей соседки (рис. 3).
Рис. 3
Двойная система в представлении художника
Традиционно двойные звёзды открывают путём визуальных наблюдений с помощью различных оптических приборов, в основном телескопов и биноклей. Первым, кто смог наблюдать двойную систему, был сэр Уильям Гершель – английский астроном, известный благодаря открытию планеты Уран и инфракрасного излучения.
В современных исследованиях применяются и другие методы: спектральный, фотометрический и т.п. Спектральный метод основан на изучении спектра звёзд, то есть того излучения, которое регистрируется наземными и орбитальными телескопами.
В современных исследованиях применяются и другие методы: спектральный, фотометрический и т.п. Спектральный метод основан на изучении спектра звёзд, то есть того излучения, которое регистрируется наземными и орбитальными телескопами.
Фотометрический метод – это изучение кривой блеска (рис. 4), которая представляет собой зависимость светимости звезды (или её звёздной величины) от времени. Поскольку звёзды вращаются вокруг друг друга, одна из них периодически затмевает другую (на рис. 4 это отмечено звёздочкой *), а спустя некоторое время сама заходит за свою соседку (на рис. 4 это показано двумя звёздочками **).
Существуют и другие методы нахождения двойных, тройных и пр. звёздных систем.
Существуют и другие методы нахождения двойных, тройных и пр. звёздных систем.
Рис. 4
Кривая блеска двойной системы β Лиры,
Д.Я. Мартынов "Звёзды и звёздные системы"
Д.Я. Мартынов "Звёзды и звёздные системы"
Самая близкая к нам двойная звезда называется α Центавра (Альфа в созвездии Центавра). Её компоненты, как это принято, называют α Центавра А и В (рис. 5). Обычно звезда "А" ярче и массивнее своей компаньонки "В".
Наверное, многим с детства знакома звезда Сириус. На самом деле, она тоже двойная (рис. 6) и состоит из белого гиганта (Сириус А) и белого карлика (Сириус В).
Компоненты в двойной системе могут иметь абсолютно разные характеристики: массу, размеры, светимость и т.д. Встречаются системы «гигант-карлик», «два гиганта» или «два карлика», однако есть и более экзотические системы. В 2003 году была открыта двойная звезда, состоящая из двух пульсаров (рис. 7). Пульсарами называют вращающиеся нейтронные звёзды (то есть звёзды, состоящие преимущественно из нейтронов - элементарных частиц, составляющих ядро атома), которые являются источниками периодических сигналов в разных диапазонах (радио, инфракрасном, рентгеновском).
Рис. 7
Система из двух пульсаров в представлении художника
Известны также двойные системы, состоящие из чёрной дыры и вращающейся вокруг неё обычной звезды. Такое разнообразие этих объектов говорит об их универсальности. Двойные системы не являются каким-то особым классом астрономических объектов, скорее, наоборот – это «рядовые» звёзды. Тем не менее, вопрос об их происхождении остаётся открытым.
Мы знаем, что одиночные звёзды формируются из газо-пылевых облаков под действием гравитации. Этот процесс занимает многие миллионы лет и делится на несколько основных этапов (рис. 8):
- В газопылевом облаке возникает область повышенной плотности, к которой начинают притягиваться частицы пыли и газа – так называемое ядро протозвёздного облака.
- Облако постепенно принимает форму диска и начинает закручиваться. Температура и масса ядра растёт.
- Температура ядра достигает нескольких миллионов градусов, начинаются термоядерные реакции превращения водорода в гелий – рождается звезда.
Рис. 8
1. Туманность Ориона в созвездии Орион,
фотография орбитального телескопа Хаббл, NASA
2. Протопланетный диск в представлении художника
3. Рождение звезды в представлении художника
фотография орбитального телескопа Хаббл, NASA
2. Протопланетный диск в представлении художника
3. Рождение звезды в представлении художника
Правильно будет предположить, что зарождение двойной звезды связано с начальными стадиями её формирования. Вероятно, в газопылевом облаке или в уже сформировавшемся протозвёздном диске могут происходить процессы, в результате которых появляется не одно ядро, а два или больше (для тройных звёзд и т.д.). Эта гипотеза является одной из основных в современной астрофизике. Несмотря на то, что каждую гипотезу проверяют теоретически, выводя необходимые математические закономерности, определить её истинность экспериментально невозможно. Это связано не столько с большими астрономическими расстояниями, сколько с долгими миллионами и миллиардами лет формирования и дальнейшей эволюции звёзд. Поэтому современная астрофизика, опираясь на результаты наблюдений, в основном строит теоретические модели, пытаясь понять процессы, происходящие во Вселенной, и пути происхождения и эволюции наблюдаемых объектов.
Самыми интересными наблюдаемыми двойными звёздами являются тесные двойные системы. Это звёзды, очень близко расположенные друг к другу. Силы притяжения между ними столь велики, что искажают форму звёзд – они становятся похожи на груши, обращённые вытянутыми краями друг к другу (рис. 9).
Рис. 9
Тесная двойная система в представлении художника
Нередки случаи, когда звёзды сближаются настолько, что вещество одной из них начинает перетекать на другую. При этом газ с одной звезды не падает в буквальном смысле на поверхность другой, а создаёт вокруг неё так называемый аккреционный диск (рис. 10). Дальнейшая эволюция такой системы зависит от масс входящих в неё компонентов.
Рис. 10
Аккреационный диск компонента двойной системы в представлении художника
Современные исследования двойных звёзд сводятся в основном к построению теоретических моделей их происхождения и эволюции, которые часто визуализируются с помощью специальных программ (очень интересные модели можно найти в сети Интернет). Немаловажной частью является изучение экзопланет, вращающихся вокруг одной или сразу обеих компонент двойной системы. Эти знания позволяют учёным в какой-то степени по-новому взглянуть на процессы, происходящие в нашей необъятной Вселенной и наконец-то попытаться ответить на вопрос, почему мы существуем.
Редактор текста: Коробкина Анна (Государственный Институт Культуры)
Редактор текста: Коробкина Анна (Государственный Институт Культуры)
"Если бы мы познали все тайны Вселенной, мы бы впали в неизлечимую скуку."
Анатоль Франс
французский писатель и критик
Полезная литература:
1. А. В. Засов, К. А. Постнов "Общая астрофизика" (профильный уровень)
2. В. Г. Сурдин "Звёзды" (научно-популярное издание)
3. Э. В. Кононович, И. В. Мороз "Общий курс астрономии" (базовый университетский курс)
4. Б. А. Воронцов-Вельяминов "Очерки о Вселенной" (научно-популярное издание)
1. А. В. Засов, К. А. Постнов "Общая астрофизика" (профильный уровень)
2. В. Г. Сурдин "Звёзды" (научно-популярное издание)
3. Э. В. Кононович, И. В. Мороз "Общий курс астрономии" (базовый университетский курс)
4. Б. А. Воронцов-Вельяминов "Очерки о Вселенной" (научно-популярное издание)
Создатели проекта
Дарья Боголюбова
Главный редактор
Председатель СМИ на факультете физики
Председатель СМИ на факультете физики
Макс Роше
Автор текста
Председатель СНО факультета физики,
член Астрономического клуба СПАГО
Председатель СНО факультета физики,
член Астрономического клуба СПАГО
Екатерина Токарева
Бильд-редактор
Заместитель председателя СМИ на факультете физики
Заместитель председателя СМИ на факультете физики
