Системы с двумя звездами


Двойные звезды (так называемые бинарные системы звезд) с низкой массой могут быть лучшим домом для внеземной жизни, поскольку их совокупная энергия расширяет потенциально обитаемый регион, в отличие от одиночных звезд. Последнее время мы стали чаще говорить о жизни, вероятно, существующей за пределами нашей голубой планеты. Остатки водорослей принес метеорит, Кьюриосити обнаружил веские доказательства существования жизни на Марсе… Что дальше? Панспермия уверенно утверждается в качестве доказательства внеземного происхождения жизни на Земле.

Бинарная система звезд

Планеты, вращающиеся вокруг бинарных систем звезд, имеют дело сразу с несколькими источниками приливных сил, производимых гравитацией. Но последние исследования говорят о том, что тесно сплетенные звезды могут быть куда лучше одиночных, когда речь заходит о предполагаемых обитаемых регионах. Особенно хорошо смотрятся близнецы с небольшой массой.


В процессе моделирования различных бинарных систем, астрономы установили, что звезды с массой в 80% солнечной, при достаточно близком расположении относительно друг друга, идеально подходят для закрепления за ними обитаемых планет. Круг подозреваемых сужается, человечество постепенно обретает более прицельные ориентиры для грядущего заселения или… сотрудничества.

«У жизни больше шансов зародиться в условиях бинарных систем, чем в одиночных», — говорит Джони Кларк, студент Государственного университета Нью-Мексико. Кларк работал с астрофизиком Полом Мейсоном из Техасского университета в Эль-Пасо.

Расширение границ

Итак, звезды с низкой массой, более-менее похожие на солнце. Данные об их точном расположении могут дать нам наводку на интересные экзопланеты. Но их меньшие размеры также предполагают наличие мощного ультрафиолетового излучения в начале существования звезды и опасные солнечные ветры в обитаемой зоне. Это существенно снижает у жизни шансы на развитие. Планеты должны находиться очень близко к небольшим одиночным звездам, чтобы извлекать преимущество из такого соседство, но эта позиция порождает и массу проблем. Обычно, такие планеты часто обращены лишь одной стороной к Солнцу, и эта же сторона подвергается ударам любой солнечной активности.

Но когда две звезды тесно сплетены, их совокупная энергия существенно расширяет обитаемый регион, сводя к минимуму ряд угроз, с которыми сталкиваются планеты, вращающиеся вокруг звезд с небольшой массой.

«У нас появляется комната побольше, в которой могут тусоваться планеты», — говорит Кларк.


К слову, не только бинарные системы имеют «право на жизнь». Обитаемые зоны получают лучшие условия, когда звезды с низкой массой вращаются одна вокруг другой в течение десяти дней или даже меньше. Все типы излучения в таком случае будут более последовательны, а планеты, обращающиеся вокруг них, будут иметь дело почти с одиночной звездой.

Когда звезды отходят друг от друга, орбита планеты может быть неустойчивой, поскольку будет постоянно чувствовать изменение притяжение со стороны одной и другой звезды. Когда звезды находятся на существенной дистанции, орбитальные планеты будут испытывать серьезные перепады температур. Планеты будут буквально «ездить» от одной к другой звезде.

«Есть масса регионов вокруг бинарных систем, где наличие стабильной орбиты просто невозможно», — говорит Стивен Кейн из Калифорнийского технологического института. Кейн, изучающий потенциально обитаемые зоны возле бинарных звезд, не знает о работе Кларка и Мейсона.

Право на жизнь

Условия для проживания на планетах будут зависеть от многих факторов. От облачности, которая защитит каменный шарик от воздействия ультрафиолетового излучения. Более того, облачность могла бы защитить планету в случае перехода с орбиты одной звезды на другую.


Кларк и Мейсон смоделировали ряд закрытых бинарных систем, рассчитав температуру и излучение, которым должны подвергаться вращающиеся рядом планеты. Как выяснилось, наиболее устойчивые ситуации будут возникать при условии наличия «близнецов» с примерно одинаковой массой. Две звезды с массой в 80% Солнца — это «золотая середина», по словам Кларка, хотя некоторые другие вероятные ситуации тоже могут справиться с предоставлением убежища на отлично.

Потенциально обитаемая зона вокруг двойных звезд простирается на 40% дальше, чем у «однозвездных» конкурентов.

«Недавно другие группы показали, что планеты, расположенные близко к звездам любого типа, будут страдать от потери воды, как Венера, и атмосферной эрозии, особенно на ранних этапах жизни звезды. Эти эффекты могут срабатывать даже для планет с защитным магнитным полем», — отмечает Мейсон. — «Прелесть закрытых бинарных систем в том, что их потенциально обитаемая зона растекается очень далеко».

Система Татуин

Kepler-47 представляет собой планету с любопытными характеристиками. Вместо солнц-близнецов знаменитая «система Татуина» располагает одной звездой с массой нашего Солнца и второй, в три раза меньшей. Единственная планета, вращающаяся в зоне потенциального обитания, выглядит слишком массивной, чтобы быть хорошим кандидатом для заселения инопланетянами.


гда-нибудь большую звезду постигнет участь нашего Солнца, превратив ее в массивный красный гигант и изменив условия жизни на планетах, обращающихся вокруг пары звезд. Меньшая звезда будет жить, обеспечивая комфорт для планет, которые перенесут сдвиг зоны обитаемости. Но пока большая звезда будет чахнуть, меньшая обеспечит дополнительным светом и теплом, давая право на жизнь потенциальным микроорганизмам.

Из-за того, что небольшие звезды очень распространены, а большинство звезд в галактике заперты в бинарные системы, шансы найти двойные небольшие звезды весьма высоки. Но исследователи предупреждают, что не владеют точными цифрами. Мейсон допускает, что бинарных систем может быть так же много, как и одиночных.

Кстати, совсем недавно астрономы нашли самую близкую к Солнечной системе пару «обнявшихся» звезд. Но вместо пышущих жаром звезд а-ля наше «солнышко» там только два грустных бурых карлика, которые едва ли смогут приютить жизнь, затерявшуюся в космосе в поисках пристанища.

Источник: scientificamerican.com

Источник: Hi-News.ru

Открытая два года назад планета, вращающаяся вокруг сразу двух «солнц», немало удивила научный мир и доказала, что аналоги фантастической планеты Татуин из «Звездных войн» действительно существуют.


Позднее были найдены целые планетные системы, вращающиеся вокруг двойных звезд, однако вопрос о том, могут ли они в принципе быть пригодны для жизни, оставался открытым.

Ученые из международного проекта FACom (Группа вычислительной физики и астрофизики) совместно с мексиканскими астрономами доказали, что двойные светила могут в целом быть более благоприятны для возникновения жизни, чем одиночные. Говоря о возможной обитаемости, или так называемой «зоне обитаемости», куда попадают или не попадают экзопланеты, астрономы, как правило, подразумевают количество излучения, получаемого планетой от звезды: там должно быть не слишком жарко и не слишком холодно для существования жидкой воды. Выполнение этого условия зависит главным образом от температуры самой звезды и расстояния до планеты. Однако для наличия на планете мягкого климата необходимого притока тепла мало.

Еще нужна и плотная влажная атмосфера, задерживающая тепло и позволяющая воде выпадать в качестве осадков.

Поэтому для планеты мало родиться на нужном расстоянии от светила — важно уберечь свою газовую оболочку на самых ранних этапах планетной системы, когда пространство вокруг юной звезды пронизано жестким ультрафиолетовым и рентгеновским излучением, сдувающим атмосферы с планет.

Известно, что наличие такого жесткого излучения у молодых звезд связано с их быстрым вращением и большой магнитной активностью. К примеру, если сегодня на диске Солнца астрономы могут заметить лишь несколько темных пятен одновременно, то сложно представить, какова была картина миллиарды лет назад, когда наше светило вращалось в 5 раз быстрее. По мнению астрономов, именно Солнце в далеком прошлом сделало Марс и Венеру непригодными для жизни.


Солнце раздуло атмосферу близкой Венеры, удалив из нее воду, а с легкого Марса просто сдуло его газовую оболочку.

Ученые под руководством Хорхе Сулуаги из Университета Антьокия (Колумбия) считают, что двойные звезды имеют механизм, благоприятствующий возникновению рядом обитаемых планет. Механизм этот прост: двойные звезды формируются из общего протозвездного облака и с момента рождения гравитационно связаны друг с другом. Приливные силы деформируют звезды, выпячивая их ближние бока по направлению друг к другу и останавливая собственное вращение. Благодаря этому вращение звезд с самого начала становится синхронным: двигаясь вокруг общего центра масс, каждое светило смотрит на соседку одной стороной. Точно такой же механизм когда-то заставил нашу Луну навсегда повернуться одной стороной к Земле.

Этот эффект называют приливной синхронизацией, наблюдается он во вращении двойных звезд, астероидов, планет и их спутников.

Выигрыш от рано остановивших свое вращение звезд для планет очевиден: сразу после рождения они получают куда меньше жесткого излучения и имеют все шансы сохранить атмосферу и воду.

В своей работе, опубликованной в журнале Astrophysical Journal, ученые проанализировали условия в шести известных сегодня планетных системах с двумя звездами — Kepler 16, Kepler 34, Kepler 35, Kepler 38, Kepler 47 и Kepler 64 — и пришли к выводу, что по меньшей мере на трех из них есть подходящие для жизни условия, так как одна из звезд синхронизировала свое вращение. А в системе звезды Kepler 35, состоящей из двух солнцеподобных звезд, внутри зоны обитаемости могут находиться минимум две планеты.


Источник: www.gazeta.ru

Звезды на небесном теле существуют в виде скоплений, ассоциаций, а не как единичные тела. Звездные скопления могут быть усеяны звездами очень густо или нет.

Между звездами могут существовать и более тесные связи, речь идет о двойных звездах, или о двойных системах, как их называют астрономы. В паре звезд эволюция одной непосредственно влияет и на вторую.

Открытие двойных звезд, в настоящее время их именно так называют, стало одним из первых открытий, осуществленных при помощи астрономического бинокля. Первой парой этого типа звезд стала Мицар из созвездий Большой Медведицы. Открытие сделал итальянский астроном Риччоли. Учитывая огромное количество звезд во Вселенной, ученые пришли к выводу, что Мицар среди них не единственная двойная система, и оказались правы, вскоре наблюдения подтвердили эту гипотезу. В 1804 г. известный астроном Вильям Гершель, посвятивший 24 года научным наблюдениям, опубликовал каталог, содержащий описание примерно 700 двойных звезд. Вначале ученые не знали точно, связаны ли физически друг с другом компоненты двойной системы.


Некоторые светлые умы полагали, что на двойные звезды действует звездная ассоциация в целом, тем более в паре блеск составляющих был неодинаков. В связи с этим создавалось впечатление, что они находятся не рядом. Для выяснения истинного положения дел было необходимо измерить параллактические смещения звезд. Этим и занялся Гершель. К величайшему удивлению, параллактическое смещение одной звезды по отношению к другой при измерении дало неожиданный результат. Гершель заметил, что вместо симметрического колебания с периодом в 6 месяцев каждая звезда следует по сложному эллипсоидному пути. В соответствии с законами небесной механики два тела, связанных силой притяжения, двигаются по эллиптической орбите. Наблюдения Гершеля подтвердили тезис о том, что двойные звезды связанны физически, т.е. силами тяготения.

Классификация двойных звезд

Различают три основных класса двойных звезд: визуально-двойные, двойные фотометрические и спектрально-двойственные. Эта классификация не отражает в полной мере внутренние различия классов, но дает представление о звездной ассоциации.

Двойственность визуально-двойных звезд хорошо видна в телескопе по мере их движения. В настоящее время идентифицировано около 70 000 визуально-двойных звезд, но только у 1% из них была точно определена орбита.


Такая цифра (1%) не должна удивлять. Дело в том, что орбитальные периоды могут составлять несколько десятков лет, если не целые века. А выстроить путь по орбите – очень кропотливый труд, требующий проведения многочисленных расчетов и наблюдений из разных обсерваторий. Очень часто ученые располагают лишь фрагментами движения по орбите, остальной путь они восстанавливают дедуктивным методом, используя имеющиеся данные. Следует иметь в виду, что орбитальная плоскость системы может быть наклонена к лучу зрения. В таком случае воссозданная орбита (видимая) будет значительно отличаться от истинной. Разумеется, если расчеты были проведены с большой точностью, можно вычислить истинную орбиту системы двойных звезд, используя первые два закона Кеплера.

Если определена истинная орбита, известны период обращения и угловое расстояние между двумя звездами, можно, применив третий закон Кеплера, определить сумму масс компонентов системы. Расстояние двойной звезды до нас при этом тоже должно быть известно.

Спектрально-двойственные звезды

С помощью спектроскопии можно подметить расщепление спектральных линий вследствие эффекта Доплера. Если один из компонентов представляет собой слабую звезду, то наблюдается только периодическое колебание положений одиночных линий. Этот способ используют в случае, когда компоненты двойной звезды очень близки между собой и их сложно идентифицировать при помощи телескопа как визуально двойные звезды. Двойные звезды, определяемые с помощью спектроскопа и эффекта Доплера, называются спектрально – двойственными. Не все двойные звезды являются спектральными. Два компонента двойных звезд могут отдаляться и приближаться в радиальном направлении.


Наблюдения свидетельствуют о том, что двойные звезды встречаются в основном в нашей Галактике. Сложно определить процентное соотношение двойных и одинарных звезд. Если действовать методом вычитания и из всего звездного населения вычесть число идентифицированных двойных звезд, можно сделать вывод, что они составляют меньшинство. Этот вывод может быть ошибочным. В астрономии есть понятие “эффект отбора”. Для о

Источник: pikabu.ru

Общие сведения

Двойная система из О-звёзд в представлении художника

Ученые утверждают, что двойные звезды составляют примерно половину всех звезд нашей галактики. Двойная звезда представляет собой систему, состоящую из двух объектов (звезд), связанных между собой гравитационными силами. Обе звезды, входящие в систему, вращаются вокруг общего центра их масс. Расстояния между звездами могу отличаться, равно как и масса этих звезд, а также их размеры. Обе звезды, входящие в гравитационную систему, могут иметь, как схожие, так и отличительные характеристики. Например, звезда А может иметь большую массу или размер, чем звезда В.

Двойные звезды помечают латинскими буквами традиционно. Обычно буквой «А» помечают более яркого и массивного компаньона. Буквой «В» — менее яркую и массивную звезду.

Сириус А и В

Ярким примером системы двойной звезды выступает ближайшая к нам звездная система – Альфа Центавра А и В. Она представляет собой целостную систему из двух звезд. Сама же Альфа Центавра состоит из трех компонентов. Если взглянуть на эту звезду, не прибегая к помощи различных оптических приборов, невооруженным глазом она будет визуально восприниматься, как одна звезда. Если посмотреть на нее через телескоп, то мы отчетливо увидим два, а то и три компонента этой системы. В качестве других примеров двойных звезд можно привести систему Бета Лиры, систему Бета Персея (Алголь), Сириус и другие звезды.

Классификация

Астрономами было уже давно обнаружено, что двойные звезды могут отличаться по типу своего происхождения, физическим параметрам и прочим характеристикам. По этой причине ученые предложили классифицировать эти объекты небесной сферы. Условно двойные звезды разделяют на два типа: звезды, между которыми не происходит обмена масс, и звезды, между которыми он происходит, происходил или будет происходить в будущем. Последние, в свою очередь, подразделяются на контактные и полуразделенные. В контактных системах обе звезды заполняют свои полости Роша. В полуразделенных – только одна звезда.

Помимо представленной выше классификации, двойные звезды можно разделить по способу их наблюдения. Так, существуют астрометрические, затемненные, спектральные и визуальные двойные звезды.

Астрометрические двойные звезды обнаруживаются на небе путем наблюдения изменений и нелинейности движения видимого объекта системы. Таким способом часто астрономы обнаруживают коричневые карлики, которые иными путями зафиксировать не удается. Затемненные двойные звезды можно обнаружить путем фиксации изменения блеска в паре звезд. Во время вращения звезды-компаньоны как бы затмевают друг друга, и за счет этого выдают себя, как двойная звезда. Метод спектрального обнаружения двойной звезды заключается в измерении на протяжении нескольких ночей. Смещение линий спектра звезды на протяжении некоторого времени, большая разница между минимальной и максимальной скоростью звезды, изменение лучевых скоростей – все это может указать на то, что наблюдаемое нами небесное тело – двойная звезда. Визуальный метод обнаружения двойных звезд самый простой. При помощи мощного телескопа мы можем обнаружить двойные звезды, которые удобны для визуального наблюдения и находятся на сравнительно недалеком от нас расстоянии.

Явления и феномены, связанные с двойными звездами

Интересным феноменом, который тесно связан с двойными звездами, является парадокс Алголя. Алголь – это двойная звезда, которая находится в созвездии Персея. Согласно общей теории эволюции небесных светил, чем больше масса звезды, тем быстрее она проходит все стадии эволюции. Но Парадокс Алголя заключается в том, что Алголь В – компонент двойной звезды, который обладает меньшей массой, эволюционно старше более массивного компонента этой системы – Алголь А. Ученые считают, что данный парадокс напрямую связан с эффектом перетекания масс в тесных двойных системах, за счет которого меньшая по размерам звезда могла эволюционировать быстрее более массивного компонента системы.

Сечение поверхностей равного потенциала в модели Роша в орбитальной плоскости двойной системы

С Парадоксом Алголя тесно связано еще одно интересное астрономическое явление, свойственное двойным звездам – это обмен массами между ними. Компоненты двойных звезд способны обмениваться своими массами и частицами друг с другом. У каждого из компонентов есть полость Роша – область, в которой гравитационные силы одного компаньона преобладают над гравитационными силами другого. Точка соприкосновения полостей Роша обеих звезд именуется точкой Лагранжа. Через эту точку возможно перетекание вещества одного компаньона к другому.

Интересным явлением, связанным с двойными звездами, можно также считать симбиотические системы двойных звезд. Данные системы состоят, как правило, из красного гиганта и белого карлика, которые вращаются вокруг общего центра масс. Продолжительность жизни таких систем сравнительно невелика. Однако для них характерны новоподобные вспышки, которые способны увеличить яркость звезды в 2-3 раза. Кроме того, симбиотическим двойным звездам свойственны и другие интересные астрофизические характеристики, которые привлекают умы астрономов всего земного шара.

Происхождение и эволюция двойных звезд

Происхождение и эволюция двойных звезд происходит, в принципе, по тому же сценарию, что и у обычных звезд. Однако есть некоторые нюансы, которые отличают происхождение и эволюцию двойных систем от происхождения и эволюции одиночных светил.

Эволюция тесной двойной системы в представлении художника

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.

Экзопланеты вокруг двойных звезд

Вид с экзопланеты Kepler 47c на двойную звезду

Экзопланеты – это планеты, которые находятся вне пределов Солнечной системы. На сегодняшний день известно свыше 800 таких планет. Считается, что 64 из них вращаются вокруг систем двойных звезд. Среди этих планет существуют объекты, которые вращаются вокруг только одного компаньона двойной звездной системы, а также объекты, орбита которых огибает сразу два компонента звездной системы.

Считается, что экзопланеты вокруг двойных звезд образуются путем разделения протопланетного диска. Большая часть экзопланет в двойных системах, где расстояние между звездами-компаньонами достигает 35-100 астрономических единиц, находятся на расстоянии около 20 астрономических единиц от одной или обоих звезд-компаньонов. В широких двойных звездных системах экзопланеты всегда одиночные.

Анализ и исследование двойных звезд

Мицар и Алькор — одни из самых знаменитых двойных звезд

Впервые выдвинул гипотезу о существовании систем двойных звезд английский астроном Джон Митчелл еще в 1767 году. Доказательством этой гипотезы послужили наблюдения, произведенные в 1802 году другим британским физиком Уильямом Гершелем. В период с XIX по XX век ученые активно изучали двойные звезды. Успешности проведения их исследований способствовали новые мощные оптические приборы.

Современный анализ и исследование двойных звезд осуществляется астрономами не только путем визуального их наблюдения, но и также путем астрометрического и спектрального анализа данных систем. Если первый способ эффективен для обнаружения и исследования ближайших к Земле систем двойных звезд, то вторые два незаменимы при анализе и исследовании отдаленных и трудно наблюдаемых систем двойных звезд.

Интересные факты

  • Примерно половина всех звезд в наблюдаемой Вселенной – двойные. Возможно, их даже больше, чем звезд-одиночек.
  • В большинстве случаев оба компаньона системы двойной звезды имеют одинаковый возраст, но часто один компаньон превосходит другого массой и стадией эволюционного развития.
  • Иногда в системах двойных звезд можно обнаружить нейтронную звезду или черную дыру.
  • Двойные звезды могут обмениваться друг с другом своим веществом.
  • Любители астрономии различают оптически двойные и физически двойные звездные системы. Первые – это просто звезды, находящиеся рядом на ночном небе. Вторые – настоящая двойная звездная система, где обе звезды-компаньоны вращаются вокруг общего центра масс.

Полная версия: http://spacegid.com/dvoynyie-zvezdyi.html

Источник: zen.yandex.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.