Zvezdni sistemi: definicija, dvojne zvezde in znani primeri
Zvezdni sistem ali zvezdni sistem je majhno število zvezd, ki krožijo druga okoli druge in jih povezuje gravitacijska privlačnost. Večje število zvezd, ki jih povezuje gravitacijska privlačnost, običajno imenujemo zvezdna kopica, vendar so v splošnem prav tako zvezdni sistemi. Zvezdnih sistemov ne smemo zamenjevati s planetarnimi sistemi, ki vključujejo planete in podobna telesa.
Zvezdni sistem dveh zvezd imenujemo dvojna zvezda, sistem dvojnih zvezd ali fizična dvojna zvezda. Če ni plimovanja, motenj drugih sil in prenosa mase z ene zvezde na drugo, je tak sistem stabilen. Obe zvezdi bosta krožili okoli masnega središča sistema za nedoločen čas. Primeri dvojnih sistemov so Sirius, Procyon in Cygnus X-1, od katerih je zadnji verjetno sestavljen iz zvezde in črne luknje.
Vrste zvezdnih sistemov
- Dvojne zvezde: sistem dveh zvezd, najpogostejša oblika. Ločimo vizualne, spektroskopske, zasenčene (eclipsing) in astrometrične dvojne zvezde glede na način opazovanja.
- Veččlanski sistemi: trojni, kvadratni in še višji sistemi — pogosto so hierarhični, kar pomeni, da se zvezde združujejo v notranje pare, okoli katerih krožijo zunanje komponente.
- Kontaktne in polkontaktne zvezde: komponente sta tako blizu, da delita skupno atmosfero ali sta obe zvezdi v stiku preko Rochejevega lobala.
- Rentgenske binarne in kompaktni pari: ena komponenta je bel pritlikavec, nevtronska zvezda ali črna luknja; masa, ki se prenaša z enega telesa na kompaktno zvezdo, povzroči močno rentgensko sevanje.
Opazovalne metode
- Vizualne dvojne: obe zvezdi lahko ločimo na slikah ali skozi teleskop.
- Spektroskopske dvojne: zaznamo izmenično premikanje spektralnih vrstic zaradi Dopplerjevega pojava; koristne za zelo tesne pare.
- Zasenčene (eclipsing) dvojne: svetlost sistema se periodično zmanjša, ko ena zvezda preide pred drugo; te meritve dajejo natančne podatke o velikostih in orbitalnih kotih.
- Astrometrične dvojne: prisotnost spremljevalca je zaznana kot nihanje položaja svetlejšega objekta na nebu.
Dinamika in stabilnost
Stabilnost zvezdnih sistemov temelji na Newtonovih in Keplerjevih zakonih gibanja. V veččlanskih sistemih je stabilnost običajno dosežena z hierarhično postavitvijo orbit (tesen notranji par in bolj oddaljena zunanja komponenta). V tesnih parih lahko gravitacija povzroči plimovanje, tokove in prenos mase: če ena zvezda zapolni svoje Rochejevo lobo, začnejo tokovi plina teči na drugo zvezdo, kar vodi do dramatičnih sprememb v evoluciji obeh komponent.
Vloga pri astrofiziki
Zvezdni sistemi so ključni za razumevanje zvezdne fizike, ker omogočajo merjenje osnovnih velikosti in mas z uporabo orbitalnih elementov. Eclipsing spektroskopske dvojne so najbolj zanesljiv vir direktnih meritev mas in radijev zvezd. Poleg tega so binarni sistemi izvor mnogih pojavov kot so supernove tipa Ia, gama-žarki, kataklizmične spremenljivke ter rentgenski izvori.
Kako nastanejo
Večina zvezd se rodi v gostih molekularnih oblakih, kjer fragmentacija oblaka in nestabilnosti vodijo v nastanek več zvezdnih jeder, ki ostanejo gravitacijsko vezani. Procesi, kot so turbulentni premiki plina, odvod angularnega momenta in medsebojne interakcije mladih zvezd, prispevajo k nastanku dvojnih in veččlanskih sistemov.
Znani primeri
- Sirius — najsvetlejša zvezda nočnega neba; Sirius je dvojni sistem sestavljen iz glavne zvezde (Sirius A) in bele pritlikavke (Sirius B).
- Procyon — sistem, kjer spremljevalka znatno vpliva na opazave spektra in svetlosti ter je tudi bela pritlikavka.
- Cygnus X-1 — močan rentgenski vir in klasičen primer binarnega sistema, kjer je ena komponenta verjetno črna luknja v orbiti z normalno zvezdo; primer povezuje astrofiziko kompaktnih predmetov in prenos mase.
Planetarni sistemi v binarnih zvezdah
Planeti se lahko tvorijo tudi v zvezdnih sistemih. Obstajata dve osnovni konfiguraciji: S‑type (planet kroži okoli ene izmed zvezd v paru) in P‑type ali circumbinary (planet kroži okoli celega para). Stabilnost takih orbit je odvisna od razdalje med zvezdami in mase, zato so nekateri binarni sistemi manj primerni za nastanek stabilnih planetarnih sistemov.
Zaključek
Zvezdni sistemi so raznoliki in ključni za razumevanje nastanka, strukture in evolucije zvezd. Od enostavnih dvojnih parov do kompleksnih veččlanskih sistemov, njihove gravitacijske interakcije oblikujejo številne opažene pojave v vesolju ter omogočajo natančne teste teorij o zvezdah in gravitaciji.
Algol (β Persei) je sistem treh zvezd (Algol A, B in C) v ozvezdju Perzeja. Algol A je vsakih 2,87 dneva zasenčen z mračnejšim Algolom B. Ta animacija je bila sestavljena iz 55 slik v bližnjem infrardečem pasu H. Ker so nekatere faze slabo pokrite, B na nekaterih točkah na svoji poti skače.
Umetnikov vtis tirnic trojnega zvezdnega sistema HD 188753
Sistem Algol, kot je bil viden 12. avgusta 2009.Ne gre za umetniško upodobitev, temveč za pravo dvodimenzionalno sliko z ločljivostjo 1/2 miliarc-sekunde v bližnjem infrardečem pasu H.
Več zvezdnih sistemov
Možni so zvezdni sistemi z več kot dvema članoma. Njihove zvezde so gravitacijsko vezane druga na drugo in so si lahko blizu ali pa tudi ne.
Nedavno odkriti petzvezdni sistem (pet zvezd) je znan kot 1SWASP J093010.78+533859.5. Sistem ima dva sklopa dvojnih zvezd, od katerih ima ena majhno tretjo zvezdo. Oba sklopa sta med seboj zelo oddaljena, bolj kot je Plutonova orbita oddaljena od Sonca. Dvojne zvezde so si blizu, pri čemer se pri eni od njih zvezdi dotikata, njuni zunanji ionizirani plini pa se mešajo. Takšna situacija se imenuje kontaktna dvojzvezdje. Na podlagi zbranih podatkov so avtorji precej prepričani, da sta obe dvojni zvezdi (in verjetno vseh pet zvezd) gravitacijsko povezani v en sistem. Kot naklona (kot med obema orbitalnima ravninama) obeh dvojnih zvezd (88,2(3) in 86(4) stopinj). To nakazuje, da sta prvotno nastali z razpadom (pred ~9-10 milijardami let) iz enega protozvezdnega diska. Nato sta ostali v isti orbitalni ravnini.
Večina zvezdnih sistemov je trojnih zvezd. Sistemi s štirimi ali več komponentami so manj verjetni.
Večzvezdni sistemi so manjši od odprtih zvezdnih kopic, ki imajo bolj zapleteno dinamiko in običajno vsebujejo od 100 do 1.000 zvezd. Večina znanih večzvezdnih sistemov je trojnih. Na primer, v reviziji Tokovininovega kataloga fizikalnih večzvezdnih sistemov iz leta 1999 je 551 od 728 opisanih sistemov trojnih.
Večzvezdne sisteme lahko razdelimo na dve glavni vrsti: stabilne sisteme ali sisteme s kaotičnim obnašanjem. Kaotični so običajno mlade zvezde v sistemih, ki jih kaos še ni porušil.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je zvezdni sistem?
O: Zvezdni sistem je skupina zvezd, ki krožijo druga okoli druge in jih drži skupaj gravitacijska privlačnost.
V: V čem se zvezdna kopica razlikuje od zvezdnega sistema?
O: Zvezdna kopica je večja skupina zvezd, ki jih povezuje gravitacija, medtem ko je zvezdni sistem manjša skupina zvezd.
V: Kaj je dvojni zvezdni sistem?
O: Dvojni zvezdni sistem je zvezdni sistem, ki vsebuje dve zvezdi, ki krožita okoli svojega masnega središča.
V: Kateri pogoji so potrebni za stabilen dvojni zvezdni sistem?
O: Stabilen dvojni zvezdni sistem ne potrebuje plimovanja, motenj drugih sil ali prenosa mase z ene zvezde na drugo.
V: Ali lahko zvezdni sistem zamenjamo s planetarnim sistemom?
O: Ne, zvezdnega sistema ne smemo zamenjati s planetarnim sistemom, ki ga sestavljajo planeti in podobna telesa.
V: Kateri so primeri dvojnih zvezdnih sistemov?
O: Primeri dvojnih zvezdnih sistemov so Sirius, Procyon in Cygnus X-1.
V: Kakšna je verjetna sestava Cygnus X-1?
O: Cygnus X-1 je verjetno sestavljen iz zvezde in črne luknje.
