Двойные звезды.

Наблюдая звезды с помощью бинокля или телескопа, мы можем обнаружить, что некоторые из них, кажущиеся одиночными, на самом деле являются двойными, а иногда и тройными звездами. Впервые такие наблюдения провел Вильям Гершель около 200 лет назад. Наблюдая в небольшой телескоп звездные пары, он обнаружил, что большинство из них остаются неподвижными, но есть и такие, в которых звезды обращаются одна вокруг другой, подобно планетам, обращающимся вокруг Солнца. Такие физически связанные двойные звезды, двойственность которых можно определить с помощью визуальных наблюдений, называют визуально двойными.


По различным оценкам от 10% до 90% звезд нашей Галактики входят в состав двойных и более кратных звездных систем. Такие системы представляют собой пару (или более) звезд, вращающихся вокруг общего центра массы.

Двойственность звезд явление распространенное. Довольно нетрудно понять почему. Звезды рождаются из облаков газа и пыли. Сжимаясь под действием сил гравитации, облако вращается все быстрее (вспомним вращение фигуриста, складывающего руки). На определенном этапе центробежная сила начинает препятствовать сжатию и вращающемуся облаку энергетически выгоднее разделиться на две части. Тогда каждая из частей продолжает сжиматься дальше, а вращение превращается во вращение двойной системы. Вероятно, по этой причине довольно большое число звезд рождаются двойными.

В большинстве своем компоненты двойных и кратных звезд родились вместе и никогда не удалялись друг от друга. Но не исключено, что некоторые двойные образовались в результате взаимного захвата двух звезд при их случайном тесном сближении. Такое возможно в первую очередь в звездных скоплениях, где звезды расположены очень скученно.

Все физически двойные звезды, доступные визуальным наблюдениям, являются широкими двойными системами - расстояние между компонентами системы достаточно велико, чтобы для земного наблюдателя система разрешалась на две звезды. В широких двойных системах расстояние между звездами существенно превышает размеры самих звезд. И хотя звезды гравитационно связаны, каждая из звезд живет совершенно отдельной уединенной жизнью, не оказывая влияние на эволюцию своего компаньона.

В тесных двойных системах, расстояние между звездами лишь немного превышает их собственные размеры. Они представляют особый интерес, так как в тесных двойных звезды могут непосредственно взаимодействовать друг с другом - обмениваться веществом и излучением. Масса является ГЛАВНЫМ параметром, определяющим жизнь звезды, поэтому тесная двойственность, приводящая к обмену массой, делает жизнь и эволюцию обеих звездных компонентов очень интересной.

О возможности обмена массой между звездами люди узнали относительно недавно, в середине прошлого века. К обнаружению этого феномена привело исследование кратной звезды Алголь. Компоненты Алголь А и Алголь В представляют собой очень тесную двойную систему, расстояние между ними всего 0,062 а.е. (это в 16 раз меньше расстояния от Земли до Солнца). Эта тесная двойная является затменной переменной: звезды вращаются и периодически одна из них закрывает от нас другую. Мы видим то две звезды, то одну из них, то вторую, поэтому меняется видимый блеск системы. Это дает возможность исследовать каждую звезду по отдельности. Оказалось, что менее массивная звезда имеет больший размер и является сильно проэволюционировавшим субгигантом, тогда как более массивная звезда — является звездой главной последовательности. Это обстоятельство полностью противоречило имеющейся картине звездной эволюции, согласно которой более массивные звезды эволюционируют быстрее.


Вокруг каждой звезды есть область пространства, где она контролирует гравитацию, - ее полость Роша. Если мы бросим камушек в полости Роша звезды А, то он будет вращаться вокруг звезды А. Если бросим камушек в полости Роша звезды В, он будет вращаться вокруг звезды В. Точка соприкосновения полостей Роша обеих звезд называется внутренней точкой Лагранжа, здесь влияние со стороны звезд А и В одинаково. Более массивная звезда эволюционирует быстрее. Когда у нее заканчивается стадия горения водорода, звезда раздувается, превращается в Красный Гигант, заполняет свою полость Роша и через внутреннюю точку Лагранжа ее вещество перетекает на вторую звезду.
В двойной системе Алголя изначально более массивная звезда успела проэволюционировать и передать часть своей массы звезде-компаньону, став в итоге менее массивной звездой. Обнаружение этого наблюдательного парадокса и привело к открытию обмена массой между звездами.


Одиночная звезда — вещь труднопознаваемая. Изучая двойные системы, астрономы получают возможность определять важнейшие параметры звезд, прежде всего - их массы. Кроме того, если в системе наблюдаются затмения, то можно определять размеры звезд и даже строить "карты" их поверхности или окружающего звезду газового диска. Двойные звезды играют для земных наблюдателей роль уникальной "лаборатории", позволяющей изучать звезды, как таковые, а также исследовать вещество, пребывающее в экстремальных физических условиях, недостижимых на земле.

Type: 
Популярная астрономия