АСТРОНОМІЯ - ДИТЯЧА ЕНЦИКЛОПЕДІЯ - ФОЛІО 2005

IV

ЗІРКИ

Подвійні та кратні зоряні системи

Досить часто трапляється, що звичайним вважається найбільш розповсюджене. Так, до винаходу та впровадження в повсякденну практичну роботу астрономів нашого головного та досить традиційного інструмента — телескопа — вважалося, що кожна зірка існує сама по собі, як Сонце.

Аж раптом усе повністю змінилося. Відомо, що телескоп не дає змоги збільшити зображення зірки. Проте якщо уявити собі, що дві зірки знаходяться дуже близько одна від одної (так, що неозброєним оком цього не побачиш), то окремо їх можна буде спостерігати тільки за допомогою телескопа.

Подвійні зірки є дуже цікавими об’єктами для спостереження. Так, деякі з них відрізняються винятково красивими комбінаціями кольорів — жовтий та синій, червоний та білий, білий та зелений... Однією з найпрекрасніших подвійних зірок є Альфа Гончих Псів — Астеріон. Її компоненти мають синій та червоний кольори, і вона доступна для спостереження навіть у найпростіші аматорські телескопи.

Отже, за допомогою телескопа було доведено, що деякі зірки розташовані дуже близько одна від одної. Такі пари почали називати подвійними зірками. Спочатку подвійні зірки вважалися рідкістю, і це неважко пояснити: ми дуже звикли до вигляду Сонця, яке, на щастя, є одиночною зіркою. Спробуйте уявити собі, що було б, якби Сонце було подвійною зіркою: заходить одне Сонце — сходить інше!

Найшвидшою за видимим власним рухом досі вважається так звана летюча зірка Барнарда, відкрита у 1916 році. Її власний рух дорівнює 10,31 кутової секунди за рік. Зірка Барнарда — одна з найближчих до Сонця після Проксими Центавра та подвійної системи Альфа Центавра А та В. Окрім цього, зірка Барнарда досить швидко наближається до Сонця — відстань, що нас розділяє, кожного століття скорочується на 0,036 світлового року. Через приблизно 9 000 років вона стане найближчою до нас зіркою, змінивши на цій «посаді» Проксиму Центавра.

Але ж згодом астрономи впевнилися, що скоріше за все саме існування подвійних (а іноді й кратних — таких, що складаються з трьох чи більше компонентів) зоряних систем — як зазвичай, і поодиноких зірок, є своєрідним винятком. Проте чи вони дійсно подвійні — відповідь на це питання прийшла з часом.

Існує ряд так званих оптично подвійних зірок. Це коли зірки тільки візуально на небі знаходяться близько. При цьому у Всесвіті їх можуть розділяти сотні парсеків простору. Найвідомішою оптичною подвійною зіркою є пара у Великій Ведмедиці — Алькор та Міцар (у перекладі це означає «кінь» і «вершник»).

Якщо дві зірки утворюють єдину систему, то ми з вами говоримо про фізично подвійну зірку. Така зірка складається з двох компонентів, що обертаються навколо спільного центру мас — на зразок того, як Земля обертається навколо Сонця. Період орбітального обертання зірки залежить від її відстані від центру мас. Якщо ми спостерігаємо таку систему ніби «зверху» або «знизу», то можемо за декілька десятків або сотень років помітити рух одного компонента відносно іншого. Це є прямим доказом того, що зірки є фізично пов’язаними між собою.

Трапляються, однак, випадки, коли компоненти розташовані настільки близько, що розрізнити їх у телескоп усе одно неможливо. Проте є непрямий досить надійний засіб довести, що зірка є подвійною. Це — використання ефекту Доплера-Фізо. Застосуємо його до спектра дуже щільної подвійної пари. Якщо один компонент рухається до нас (для нього спостерігається синє зміщення спектра), то інший у цю саму мить буде рухатись у протилежному напрямку (червоне зміщення) — зірки ніби хороводять навколо центру мас. Тоді ми будемо спостерігати періодичне роздвоєння ліній у спектрі такої зірки. Саме тому щільні зоряні пари називають спектрально подвійними.

Життя тісних подвійних зірок узагалі дуже цікаве. Для прикладу розглянемо зорю Алголь — «Диявол» — у сузір’ї Персея. Вона складається із двох близько розташованих компонентів — зірки головної послідовності з масою 3,7 маси Сонця та субгіганта, з масою 0,8 маси Сонця. Обидві зірки народилися водночас, тобто повинні мати один і той же вік. Як же так сталося, що менш масивна зірка вже стала субгігантом, тоді як більш масивна ще перебуває на головній послідовності? Адже повинно бути навпаки!

Цей так званий парадокс Алголя ілюструє нам деякі, до цього невідомі деталі з життя щільних зоряних пар. Так, зірки в парі впливають одна на одну на зразок того, як Місяць створює на Землі припливні сили. Майже такі припливні сили створює кожна зірка пари на іншу. Коли вони обидві перебувають на головній послідовності, це мало впливає на їхній стан. Але ж коли більш масивна зірка починає розширюватися та стає гігантом, частина речовини останньої під дією припливних сил менш масивної зірки може перейти на неї.

З більш масивної зірки речовина перетікає на менш масивну: ілюстрація парадоксу Алголя

Саме так сталося і в «диявольській» парі. Субгігант з масою 0,8 маси Сонця був набагато масивнішим. Як масивна зірка, він став раніше розширюватися до червоного гіганта. У цей час він і віддав велику кількість своєї маси менш масивній зірці, що ще перебувала на головній послідовності. Тепер вона має масу 3,7 маси Сонця.

Узагалі систематичне вивчення подвійних та кратних зоряних систем було розпочате ще Гершелем наприкінці XVIII століття. Продовжені ці дослідження були зусиллями російського астронома XIX століття, засновника Пулковської обсерваторії В. Я. Струве. В останні роки дослідження подвійних та кратних зоряних систем привертає дедалі більшу увагу в зв’язку з тим, що Нові та Наднові зірки, пульсари, спалахуючі зірки, джерела рентгенівського випромінювання, нейтронні зірки та чорні діри також можуть бути компонентами таких систем. Спостереження подвійних зірок із невидимим супутником засновані головним чином на аналізі спектрів (спостерігається періодичне відхилення ліній за ефектом Доплера-Фізо), а також власному русі зірки в просторі.

Якщо компонентом подвійної системи є нейтронна зірка або чорна можливе утворення акреційного диска

Як ви знаєте, білі карлики, нейтронні зірки або чорні діри є кінцевим результатом життєвого шляху зірки. Що ж трапляється, коли один з цих об’єктів стає компонентом подвійної системи? їх велика маса та досить компактні розміри спричиняють величезний гравітаційний вплив з їхнього боку на другий компонент — гігант або зірку головної послідовності. Внаслідок цього речовина зі звичайної зірки починає перетікати на білий карлик, нейтронну зірку або чорну діру. Вона закручується навколо останньої, формуючи так званий акреційний диск. Саме спостереження акреційних дисків або жорсткого випромінювання, що супроводжує поглинання чужої речовини, дозволяє вченим зафіксувати невидимий компонент подвійної зоряної системи.




Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити