2. Типы двойных звездТипы двойных звезд
Для начала выясним, какиеДля начала выясним, какие
звезды так называют. Давайтезвезды так называют. Давайте
сразу отбросим тот тип двойных,сразу отбросим тот тип двойных,
который носит названиекоторый носит название
"оптически двойные звезды"."оптически двойные звезды".
Это - пары звезд, случайноЭто - пары звезд, случайно
оказавшиеся рядом на небе, тооказавшиеся рядом на небе, то
есть в одном направлении, а весть в одном направлении, а в
пространстве, на самом деле, ихпространстве, на самом деле, их
разделяют большие расстояния.разделяют большие расстояния.
Этот тип двойных мыЭтот тип двойных мы
рассматривать не станем. Насрассматривать не станем. Нас
будет интересовать классбудет интересовать класс
физически двойных, то естьфизически двойных, то есть
действительно связанныхдействительно связанных
гравитационнымгравитационным
взаимодействием звезд.взаимодействием звезд.
3. Положение центра массПоложение центра масс
Физически двойные звезды по эллипсамФизически двойные звезды по эллипсам
вращаются вокруг общего центра масс.вращаются вокруг общего центра масс.
Однако, если отсчитывать координатыОднако, если отсчитывать координаты
одной звезды относительно другой, тоодной звезды относительно другой, то
получится, что звезды движутся другполучится, что звезды движутся друг
относительно друга тоже по эллипсам.относительно друга тоже по эллипсам.
На этом рисунке за начало отсчета мыНа этом рисунке за начало отсчета мы
взяли более массивную голубую звезду. Ввзяли более массивную голубую звезду. В
такой системе центр масс (зеленая точка)такой системе центр масс (зеленая точка)
описывает вокруг голубой звезды эллипс.описывает вокруг голубой звезды эллипс.
Хочется предостеречь читателя отХочется предостеречь читателя от
распространенного заблуждения,распространенного заблуждения,
заключающегося в том, что частозаключающегося в том, что часто
полагается будто бы более массивнаяполагается будто бы более массивная
звезда сильнее притягивает звезду сзвезда сильнее притягивает звезду с
малой массой, чем наоборот. Любые двамалой массой, чем наоборот. Любые два
объекта притягивают друг другаобъекта притягивают друг друга
одинаково. Но объект с большой массойодинаково. Но объект с большой массой
труднее сдвинуть с места. И хотятруднее сдвинуть с места. И хотя
падающий на Землю камень притягиваетпадающий на Землю камень притягивает
Землю с той же силой, что и Земля его,Землю с той же силой, что и Земля его,
этой силой невозможно побеспокитьэтой силой невозможно побеспокить
нашу планету, и мы видим, как движетсянашу планету, и мы видим, как движется
камень.камень.
4. Часто, правда, встречаются так называемые кратные системы, с тремя и
более компонентами. Однако движение трех и более
взаимодействующих тел неустойчиво. Всиcтеме, скажем, из трех звезд
всегда можно выделить, двойную подсистему и третью звезду,
вращающуюся вокруг этой пары. В системе из четырех звезд могут
существовать две двойные подсистемы, вращающиеся вокруг общего
центра масс. Иными словами, в природе, устойчивые кратные системы
всегда сводятся к системам из двух членов.
К системе из трех звезд принадлежит небезызвестная Альфа Центавра,
считающаяся многими ближайшей к нам звездой, а на самом деле,
третий слабый компонент этой системы - Проксима Центавра, красный
карлик, - находится ближе. Все три звезды системы из-за близости
видны раздельно. Действительно, иногда то, что звезда двойная, видно в
телескоп. Такие двойные называются визуально двойными (не путать с
оптически двойными!). Как правило, это не тесные пары, расстояния
между звездами в них велики, гораздо больше их собственных размеров.
5.
6. Блеск двойных звёздБлеск двойных звёзд
Часто звезды в парах сильно различаютсяЧасто звезды в парах сильно различаются
по блеску, тусклую звездочку затмеваетпо блеску, тусклую звездочку затмевает
блеском яркая. Иногда в таких случаяхблеском яркая. Иногда в таких случаях
астрономы узнают о двойственностиастрономы узнают о двойственности
звезды по отклонениям в движении яркойзвезды по отклонениям в движении яркой
звезды под действием невидимогозвезды под действием невидимого
спутника от рассчитанной для одиночнойспутника от рассчитанной для одиночной
звезды траектории в пространстве. Такиезвезды траектории в пространстве. Такие
пары называют астрометрическипары называют астрометрически
двойными. В частности, Сириус долгодвойными. В частности, Сириус долго
относился к такому типу двойных, покаотносился к такому типу двойных, пока
мощность телескопов не позволиламощность телескопов не позволила
разглядеть невидимый доселе спутник -разглядеть невидимый доселе спутник -
Сириус В. Эта пара стала визуальноСириус В. Эта пара стала визуально
двойной.двойной.
Бывает, что плоскость обращения звездБывает, что плоскость обращения звезд
вокруг их общего центра масс проходитвокруг их общего центра масс проходит
или почти проходит через глазили почти проходит через глаз
наблюдателя. Орбиты звезд такой системынаблюдателя. Орбиты звезд такой системы
расположены, как бы, ребром к нам. Здесьрасположены, как бы, ребром к нам. Здесь
звезды будут периодически затмевать другзвезды будут периодически затмевать друг
друга, блеск всей пары будет с тем жедруга, блеск всей пары будет с тем же
периодом меняться. Этот тип двойныхпериодом меняться. Этот тип двойных
называется затменно-двойными. Если женазывается затменно-двойными. Если же
говорить о переменности звезды, то такуюговорить о переменности звезды, то такую
звезду называют затменно-переменной,звезду называют затменно-переменной,
что также указывает на ее двойственность.что также указывает на ее двойственность.
Самой первой открытой и самой известнойСамой первой открытой и самой известной
двойной такого типа является звездадвойной такого типа является звезда
Алголь (Глаз Дьявола) в созвездии Персея.Алголь (Глаз Дьявола) в созвездии Персея.
7.
8. Спектрально двойные звёздыСпектрально двойные звёзды
Последним типом двойныхПоследним типом двойных
являются спектральноявляются спектрально
двойные. Ихдвойные. Их
двойственностьдвойственность
определяется при изученииопределяется при изучении
спектра звезды, в которомспектра звезды, в котором
замечаются периодическиезамечаются периодические
смещения линийсмещения линий
поглощения или видно,поглощения или видно,
что линии являютсячто линии являются
двойными, на чемдвойными, на чем
основывается вывод оосновывается вывод о
двойственности звезды.двойственности звезды.
9. Чем же интересны двойные звезды?Чем же интересны двойные звезды?
Во-первых, они дают возможность узнать массы звезд,Во-первых, они дают возможность узнать массы звезд,
так как легче всего и надежнее всего она вычисляетсятак как легче всего и надежнее всего она вычисляется
по видимому взаимодействию двух тел. Прямыепо видимому взаимодействию двух тел. Прямые
наблюдения позволяют узнать общий "вес" системы, анаблюдения позволяют узнать общий "вес" системы, а
если добавить к ним известные соотношения междуесли добавить к ним известные соотношения между
массами звезд и их светимостями, о которыхмассами звезд и их светимостями, о которых
говорилось выше в рассказе о судьбе звезд, то можноговорилось выше в рассказе о судьбе звезд, то можно
выяснить массы компонентов, проверить теорию.выяснить массы компонентов, проверить теорию.
Одиночные звезды такой возможности нам неОдиночные звезды такой возможности нам не
предоставляют. Кроме того, как тоже было упомянутопредоставляют. Кроме того, как тоже было упомянуто
ранее, судьба звезд в таких системах может разительноранее, судьба звезд в таких системах может разительно
отличаться от судьбы таких же одиночных звезд.отличаться от судьбы таких же одиночных звезд.
Небесные пары, расстояния между которыми велики,Небесные пары, расстояния между которыми велики,
по сравнению с размерами самих звезд, на всех стадияхпо сравнению с размерами самих звезд, на всех стадиях
своей жизни живут по тем же законам, что исвоей жизни живут по тем же законам, что и
одиночные звезды, не мешая друг другу. В этом смысле,одиночные звезды, не мешая друг другу. В этом смысле,
их двойственность никак не проявляетсяих двойственность никак не проявляется..
10. Тесные пары: первый обмен массамиТесные пары: первый обмен массами
Звезды двойной рождаются вместе из однойЗвезды двойной рождаются вместе из одной
газопылевой туманности, у них один возраст, ногазопылевой туманности, у них один возраст, но
часто - разные массы. Мы уже знаем, что болеечасто - разные массы. Мы уже знаем, что более
массивные звезды живут "быстрее",массивные звезды живут "быстрее",
следовательно, более массивная звезда в процессеследовательно, более массивная звезда в процессе
эволюции обгонит свою сверстницу. Онаэволюции обгонит свою сверстницу. Она
расширится, превращаясь в гиганта. В этом случае,расширится, превращаясь в гиганта. В этом случае,
размер звезды способен стать таким, что веществоразмер звезды способен стать таким, что вещество
с одной звезды (раздувшейся) начнет перетекатьс одной звезды (раздувшейся) начнет перетекать
на другую. Как следствие, масса первоначальнона другую. Как следствие, масса первоначально
более легкой звезды может стать большеболее легкой звезды может стать больше
первоначально тяжелой! Кроме того, мы получимпервоначально тяжелой! Кроме того, мы получим
две звезды одинакового возраста, причем болеедве звезды одинакового возраста, причем более
массивная звезда еще находится на главноймассивная звезда еще находится на главной
последовательности, то есть в ее центре по-последовательности, то есть в ее центре по-
прежнему продолжается синтез гелия из водорода,прежнему продолжается синтез гелия из водорода,
а более легкая звезда уже израсходовала свойа более легкая звезда уже израсходовала свой
водород, в ней образовалось геливое ядро.водород, в ней образовалось геливое ядро.
Вспомним, что в мире одиночных звезд такогоВспомним, что в мире одиночных звезд такого
произойти не может. За несоответствие возрастапроизойти не может. За несоответствие возраста
звезды с ее массой это явление названо парадоксомзвезды с ее массой это явление названо парадоксом
Алголя, в честь той же самой затменно-двойной.Алголя, в честь той же самой затменно-двойной.
Звезда Бета Лиры - еще одна пара, в которойЗвезда Бета Лиры - еще одна пара, в которой
прямо сейчас происходит обмен массами.прямо сейчас происходит обмен массами.
11. Вещество с раздувшейся звезды, перетекая на менееВещество с раздувшейся звезды, перетекая на менее
массивную компоненту, попадает на нее не сразу (этомумассивную компоненту, попадает на нее не сразу (этому
мешает взаимное вращение звезд), а сначала образуетмешает взаимное вращение звезд), а сначала образует
вращающийся диск вещества вокруг меньшей звезды. Силывращающийся диск вещества вокруг меньшей звезды. Силы
трения в этом диске будут уменьшать скорость частицтрения в этом диске будут уменьшать скорость частиц
вещества, и оно будет оседать на поверхность звезды.вещества, и оно будет оседать на поверхность звезды.
Такой процесс называется аккрецией, а образовавшийсяТакой процесс называется аккрецией, а образовавшийся
диск - аккреционным. В результате, первоначально болеедиск - аккреционным. В результате, первоначально более
массивная звезда имеет необычный химический состав: весьмассивная звезда имеет необычный химический состав: весь
водород внешних ее слоев перетекает к другой звезде, аводород внешних ее слоев перетекает к другой звезде, а
остается лишь гелиевое ядро с примесями более тяжелыхостается лишь гелиевое ядро с примесями более тяжелых
элементов. Такая звезда, называемая гелиевой, быстроэлементов. Такая звезда, называемая гелиевой, быстро
эволюционирует, образуя белый карлик илиэволюционирует, образуя белый карлик или
релятивистскую звезду, в зависимости от своей массы. Прирелятивистскую звезду, в зависимости от своей массы. При
этом, в двойной системе в целом произошла важнаяэтом, в двойной системе в целом произошла важная
перемена: первоначально более массивная звезда уступилаперемена: первоначально более массивная звезда уступила
это свое перевенство.это свое перевенство.
12.
13. Второй обмен массамиВторой обмен массами
В двойных же системах встречаются также рентгеновские пульсары,В двойных же системах встречаются также рентгеновские пульсары,
излучающие в более высокоэнергетическом диапазоне длин волн. Этоизлучающие в более высокоэнергетическом диапазоне длин волн. Это
излучение связано с аккрецией вещества вблизи магнитных полюсовизлучение связано с аккрецией вещества вблизи магнитных полюсов
релятивистской звезды. Источником аккреции служат частицырелятивистской звезды. Источником аккреции служат частицы
звездного ветра, испускаемые второй звездой (та же природа и узвездного ветра, испускаемые второй звездой (та же природа и у
солнечного ветра). Если звезда имеет большие размеры, звездный ветерсолнечного ветра). Если звезда имеет большие размеры, звездный ветер
достигает значительной плотности, энергия излучения рентгеновскогодостигает значительной плотности, энергия излучения рентгеновского
пульсара может доходить до сотни и тысячи светимостей Солнца.пульсара может доходить до сотни и тысячи светимостей Солнца.
Рентгеновский пульсар - единственный способ косвенного обнаруженияРентгеновский пульсар - единственный способ косвенного обнаружения
черной дыры, которую, как мы помним, увидеть нельзя. Да ичерной дыры, которую, как мы помним, увидеть нельзя. Да и
нейтронная звезда является редчайшим объектом для визуальныхнейтронная звезда является редчайшим объектом для визуальных
наблюдений.наблюдений.
На этом еще далеко не все. Вторая звезда тоже рано или поздноНа этом еще далеко не все. Вторая звезда тоже рано или поздно
раздуется, и вещество начнет перетекать на соседку. И это - уже второйраздуется, и вещество начнет перетекать на соседку. И это - уже второй
обмен веществом в двойной системе. Достигнув больших размеров,обмен веществом в двойной системе. Достигнув больших размеров,
вторая звезда начинает "возвращать" забранное при первом обмене.вторая звезда начинает "возвращать" забранное при первом обмене.
14. Если на месте первой звезды оказывается белый карлик, то вЕсли на месте первой звезды оказывается белый карлик, то в
результате второго обмена на его поверхности могутрезультате второго обмена на его поверхности могут
происходить вспышки, которые мы наблюдаем как новыепроисходить вспышки, которые мы наблюдаем как новые
звезды. В один момент, когда вещества, выпавшего назвезды. В один момент, когда вещества, выпавшего на
поверхность сильно нагретого белого карлика, становитсяповерхность сильно нагретого белого карлика, становится
слишком много, температура газа возле поверхности резкослишком много, температура газа возле поверхности резко
повышается. Это провоцирует взрывоподобный всплескповышается. Это провоцирует взрывоподобный всплеск
ядерных реакций. Светимость звезды значительноядерных реакций. Светимость звезды значительно
увеличивается. Такие вспышки могут повторяться, и ихувеличивается. Такие вспышки могут повторяться, и их
называют уже повторными новыми. Повторные вспышкиназывают уже повторными новыми. Повторные вспышки
слабее первых, в результате которых звезда можетслабее первых, в результате которых звезда может
увеличивать свой блеск в десятки раз, что мы и наблюдаем сувеличивать свой блеск в десятки раз, что мы и наблюдаем с
Земли как появление "новой" звезды.Земли как появление "новой" звезды.
15. Другой исход в системе с белым карликом -Другой исход в системе с белым карликом -
вспышка сверхновой. Следствиемвспышка сверхновой. Следствием
перетекания вещества со второй звездыперетекания вещества со второй звезды
может стать достижение белым карликомможет стать достижение белым карликом
предельной массы в 1,4 солнечной. Если этопредельной массы в 1,4 солнечной. Если это
уже железный белый карлик, то он не в силахуже железный белый карлик, то он не в силах
будет удержать гравитационное сжатие ибудет удержать гравитационное сжатие и
взорвется. Вспышки сверхновых в двойныхвзорвется. Вспышки сверхновых в двойных
системах очень похожи по яркости исистемах очень похожи по яркости и
развитию друг на друга, так как всегдаразвитию друг на друга, так как всегда
взрываются звезды одной и той же массой -взрываются звезды одной и той же массой -
1,4 солнечной. Напомним, что в одиночных1,4 солнечной. Напомним, что в одиночных
звездах этой критической массы достигаетзвездах этой критической массы достигает
центральное железное ядро, а наружные слоицентральное железное ядро, а наружные слои
могут иметь разную массу. В двойныхмогут иметь разную массу. В двойных
системах, как ясно из нашего повествования,системах, как ясно из нашего повествования,
эти слои почти отсутствуют. Именно поэтомуэти слои почти отсутствуют. Именно поэтому
подобные вспышки имеют одинаковуюподобные вспышки имеют одинаковую
светимость. Замечая их в далеких галактиках,светимость. Замечая их в далеких галактиках,
мы можем высчитывать расстояния гораздомы можем высчитывать расстояния гораздо
большие , чем можно определить, используябольшие , чем можно определить, используя
звездный параллакс или цефеиды.звездный параллакс или цефеиды.
Потеря значительной части массы всейПотеря значительной части массы всей
системы в результате взрыва сверхновойсистемы в результате взрыва сверхновой
может привести к распаду двойной. Силаможет привести к распаду двойной. Сила
гравитационного притяжения междугравитационного притяжения между
компонентами сильно уменьшается, и они покомпонентами сильно уменьшается, и они по
инерции своего движения могут разлететься.инерции своего движения могут разлететься.
