More Than One Sun:Exploring Binary Stars

Αν κοιτάξουμε τον νυχτερινό ουρανό, μπορούμε να δούμε χιλιάδες αστέρια. Μόλις ξημερώσει, υπάρχει μόνο ένα αστέρι στον ουρανό μας. Αυτό το ονομάζουμε Sol ή απλά ήλιο. Τα πάντα στο ηλιακό σύστημα, από τους κοντινότερους πλανήτες έως τους πιο απομακρυσμένους κομήτες, περιφέρονται γύρω από αυτό το αστέρι. Η γειτνίασή μας με αυτή τη φλεγόμενη μπάλα στο κέντρο του ηλιακού μας συστήματος είναι αυτό που επέτρεψε την ανάπτυξη της ζωής σε αυτόν τον πλανήτη.

Είναι εύκολο να υποθέσουμε, κοιτάζοντας τον νυχτερινό ουρανό με γυμνό μάτι, ότι κάθε ηλιακό σύστημα στον γαλαξία και κάθε αστέρι στον ουρανό είναι σαν το δικό μας. Υποθέτουμε ότι όλα τα ουράνια σώματα περιφέρονται γύρω από ένα αστέρι. Τι θα γινόταν αν είχαμε περισσότερους από έναν ήλιους στο σύστημά μας; Είναι δυνατόν να υπάρχει ένας πλανήτης εκεί έξω όπως ο Tattooine από το Star Wars, που περιστρέφεται γύρω από ένα ζευγάρι ήλιους; Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στα δυαδικά συστήματα αστεριών. Τι μπορεί να υπάρχει εκεί έξω στο μαύρο πέρα ​​από αυτό που μπορούμε να δούμε με γυμνό μάτι;

Πρώιμες ανακαλύψεις

Τα δυαδικά αστέρια μπορεί να ακούγονται σαν ανακάλυψη, αλλά τα παρατηρούμε για αιώνες. Η σύγχρονη αστρονομία πιστώνει στον William Herschel την ανακάλυψη του πρώτου δυαδικού συστήματος το 1700 ή αυτό που θεωρούσε ως δυαδικό. Θα μιλήσουμε περισσότερα για αυτό αργότερα. Κατά τη διάρκεια της ζωής του, ο William ανακάλυψε περισσότερα από 800 δυαδικά συστήματα αστεριών. Ο γιος του, John Herschel, συνέχισε το έργο του William μετά τον θάνατό του το 1822, ανακαλύπτοντας και καταλογοποιώντας περισσότερα από 10.000 δυαδικά συστήματα αστεριών.

Είναι μικρός ο αριθμός αν σκεφτεί κανείς ότι υπάρχουν μεταξύ 100 και 400 δισεκατομμύρια αστέρια μόνο στον Γαλαξία μας - και περισσότερα μόλις αφήσετε αυτόν τον γαλαξία πίσω - αλλά αυτά τα 10.000 αστρικά συστήματα είναι μόνο αυτά που μπορούμε να παρατηρήσουμε από τη Γη. Τι ορίζει ένα δυαδικό σύστημα αστεριών;

Διαμορφώσεις δυαδικών αστεριών

Τα δυαδικά αστέρια είναι απλά στο χαρτί. Αυτά τα συστήματα περιέχουν δύο ή περισσότερα αστέρια που μοιράζονται μια κεντρική βαρυτική μάζα και περιφέρονται το ένα γύρω από το άλλο. Στην πραγματικότητα, αυτά τα αστρικά συστήματα μπορεί να είναι πολύ πιο περίπλοκα.

Αυτά τα συστήματα αστεριών μπορούν να έρθουν σε μία από τις τρεις διαφορετικές διαμορφώσεις. Αυτές οι διαμορφώσεις εξαρτώνται από το μέγεθος των αστεριών και την εγγύτητά τους μεταξύ τους.

Αποσπασμένα δυαδικά αρχεία

Σε αποκομμένα δυαδικά συστήματα, υπάρχουν δύο αστέρια, αλλά το καθένα παραμένει στον δικό του λοβό Roche. Η βαρυτική έλξη κάθε αστεριού είναι αρκετά μεγάλη ώστε να ισορροπεί το ένα το άλλο. Και τα δύο περιφέρονται γύρω από το ίδιο βαρυτικό κέντρο, αλλά κάθε αστέρι μπορεί να αναπτυχθεί, να καεί και να εξελιχθεί ξεχωριστά.

Ημιαποσυνδεόμενα δυαδικά αρχεία

Τα ημιαποκολλημένα δυαδικά αρχεία περιλαμβάνουν ένα αστέρι που παραμένει μέσα στον λοβό του Roche και ένα που δεν το κάνει. Οι μεταφορές μάζας από το ένα αστέρι στο άλλο μπορούν να επηρεάσουν την ανάπτυξη του συστήματος. Μερικές φορές αυτή η μεταφορά θα δημιουργήσει έναν δίσκο προσαύξησης γύρω από το αστέρι καθώς τα αέρια μετακινούνται από το ένα στο άλλο.

Επικοινωνήστε με τα δυαδικά αρχεία

Πιο σπάνιο εξακολουθεί να είναι το δυαδικό σύστημα επαφής. Αντί να έχουν δύο ξεχωριστά αστέρια που διατηρούν τις δικές τους αστρικές ατμόσφαιρες, συγχωνεύονται. Με την πάροδο του χρόνου, αυτό μπορεί να προκαλέσει τη συγχώνευση των αστεριών σε ένα ενιαίο ουράνιο σώμα.

Ταξινομήσεις δυαδικών συστημάτων αστεριών

Εκτός από τις τρεις διαμορφώσεις, υπάρχουν επίσης πέντε ταξινομήσεις δυαδικών αστέρων. Αυτά τα αστρικά συστήματα ταξινομούνται ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο οι αστρονόμοι μπορούν να τα παρατηρήσουν.

Οπτικά δυαδικά αρχεία

Όπως υποδηλώνει το όνομά τους, τα οπτικά δυαδικά αστέρια είναι αυτά που μπορούμε να δούμε με γυμνό μάτι, με κιάλια υψηλής ισχύος ή με ένα βασικό τηλεσκόπιο. Τα δυαδικά που εντόπισαν οι William και John Herschel το 1700 θα ταξινομηθούν όλα ως οπτικά δυαδικά.

Φασματοσκοπικά Δυαδικά

Μερικές φορές, μπορούμε να δούμε δυαδικά αστέρια μόνο όταν αναγνωρίσουμε το φαινόμενο doppler του φωτός που εκπέμπει. Το φως μετατοπίζεται μέσω των φασμάτων ανάλογα με το πώς οι θέσεις των αστεριών επηρεάζουν τα φάσματα φωτός. Συχνά υπάρχει πολύ μικρός διαχωρισμός μεταξύ των αστεριών, καθιστώντας σχεδόν αδύνατη την οπτική διάκριση μεταξύ τους.

Eclipsing Binaries

Εάν και τα δύο αστέρια σε ένα δυαδικό σύστημα μοιράζονται το ίδιο τροχιακό επίπεδο, μπορεί να είναι δύσκολο να γίνει διαφοροποίηση μεταξύ των δύο αστέρων μέχρι να εκλείψουν. Το φως που εκπέμπεται από το πρωτεύον αστέρι αλλάζει όταν το δευτερεύον περιφέρεται μεταξύ αυτού και του παρατηρητή.

Δυαδικά Φωτομετρικά

Υπάρχει μια ποικιλία διαφορετικών τρόπων ανίχνευσης δυαδικών αστέρων χρησιμοποιώντας φωτομετρία. Μερικές φορές, τα δυαδικά αστέρια αντανακλούν επιπλέον φως από τον τροχιακό τους σύντροφο. Σε άλλες περιπτώσεις, μπορούμε να παρατηρήσουμε πώς το σχήμα ενός αστεριού αλλάζει ως απόκριση στη βαρύτητα του συντρόφου του. Η ακριβής φωτομετρία — η μέτρηση της ροής ή της έντασης του φωτός — είναι απαραίτητη για την αναγνώριση δυαδικών αστεριών με αυτές τις μεθόδους.

Αστρομετρικά Δυαδικά

Εάν δεν μπορούμε να έχουμε μια σαφή εικόνα του δυαδικού συστήματος αστεριών, μπορούμε πάντα να κοιτάμε τα αστέρια και τους πλανήτες γύρω τους για να βοηθήσουμε να καταλάβουμε πόσα αστέρια κοιτάμε. Μερικά δυαδικά αστέρια περιφέρονται γύρω από τον κενό χώρο, αλλά κοιτάζοντας πώς το παρατηρήσιμο αστέρι κινείται και ταλαντεύεται μέσα στο διάστημα, είναι δυνατό για τους αστρονόμους να αναγνωρίσουν το χαμένο ή αόρατο συνοδό αστέρι.

Η πρόκληση των κατακλυσμικών μεταβλητών

Πολλές διαφορετικές μεταβλητές επηρεάζουν το σχηματισμό ενός δυαδικού αστρικού συστήματος και δεν είναι πάντα τόσο απλό όσο ο εντοπισμός δύο αστεριών σε τροχιά. Αυτές οι κατακλυσμικές μεταβλητές μπορούν να κάνουν αυτά τα δυαδικά συστήματα να είναι απίστευτα ασταθή. Εάν ένας από τους συντρόφους είναι ένας λευκός νάνος, ένα αστέρι νετρονίων ή μια μαύρη τρύπα με υψηλότερη βαρυτική έλξη, μπορεί να καταβροχθίσει το συνοδό αστέρι, δημιουργώντας έναν δίσκο προσαύξησης.

Εάν το ένα αστέρι δεν καταναλώνει πλήρως το άλλο, αυτό το πρωτεύον έχει τη δυνατότητα να μεγαλώσει πολύ περισσότερο από ό,τι θα ήταν διαφορετικά. Ένα παράδειγμα είναι το δυαδικό σύστημα ακτίνων Χ Cygnus X-1. Ο αόρατος συνοδός αστέρας είναι πολύ μεγαλύτερος από ένα παραδοσιακό αστέρι νετρονίων, δημιουργώντας αρκετή βαρύτητα που πίστευαν από καιρό ότι ήταν μια μαύρη τρύπα.

Πόσα δυαδικά συστήματα έχουμε ανακαλύψει;

Η κληρονομιά του Herschel με περισσότερες από 10.000 ανακαλύψεις δυαδικών συστημάτων μπορεί να φαίνεται τεράστια, αλλά δεν είναι τίποτα σε σύγκριση με αυτό που έχουν ανακαλύψει οι σύγχρονοι αστρονόμοι. Υπάρχουν ενδείξεις ότι τα συστήματα όλων των αστέρων γεννιούνται σε ζεύγη και η έρευνα δείχνει ότι περισσότερο από το 85% των αστρικών συστημάτων στον γαλαξία μπορεί να υπάρχουν ως δυαδικά αστέρια.

Από το 2022, ο Κατάλογος Διπλών Αστέρων της Ουάσιγκτον — που συντάχθηκε από το Ναυτικό Παρατηρητήριο των Ηνωμένων Πολιτειών — έχει πάνω από 100.000 ζεύγη διπλών αστεριών. Αυτή η λίστα περιλαμβάνει επίσης αυτό που είναι γνωστό ως οπτικά δυαδικά, τα οποία δεν είναι δυαδικά αστέρια αλλά φαίνονται τόσο κοντά το ένα στο άλλο στον νυχτερινό ουρανό που φαίνεται να ανήκουν στο ίδιο σύστημα.

Μπορεί ένα σύστημα να έχει περισσότερα από δύο αστέρια;

Με μελέτες που δείχνουν ότι κάθε αστρικό σύστημα μπορεί να ξεκινά ως δυαδικό, είναι λογικό να υπάρχουν συστήματα εκεί έξω με περισσότερα από δύο αστέρια, σωστά;

Θυμηθείτε την αναφορά μας στο πρώτο δυαδικό σύστημα αστεριών που ανακαλύφθηκε το 1700. Αυτά τα αστέρια, που ονομάζονται Μιζάρ και Αλκόρ, είναι γνωστά ως δυαδικά γυμνά μάτια. Βρίσκεται στη λαβή του Big Dipper, είναι δυνατό να δεις και τα δύο αστέρια με γυμνό μάτι, αλλά δεν σταματά εκεί ο ενθουσιασμός. Παρατηρώντας αυτό το αστέρι το 1700, ο Benedetto Castelli ανακάλυψε ότι το Mizar είναι ένα δυαδικό σύστημα, βαφτίζοντας τα αστέρια Mizar A και Mizar B. Τον 19ο αιώνα, οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν φασματοσκοπία για να ανακαλύψουν ότι καθένα από αυτά τα αστέρια ήταν ένα δυαδικό σύστημα. Η προσθήκη Alcor στο μείγμα το έκανε ένα σύστημα πέντε αστέρων.

Στη συνέχεια, το 2009, ο Eric Mamajek ανακάλυψε ότι το Alcor ήταν επίσης ένα δυαδικό σύστημα, καθιστώντας το το πρώτο σύστημα έξι αστέρων που ανακαλύφθηκε ποτέ. Αυτό είναι μόνο ένα παράδειγμα συστήματος πολλαπλών αστέρων. Ο πλησιέστερος ουράνιος γείτονάς μας, ο Άλφα Κενταύριος, βρίσκεται λίγο λιγότερο από πέντε έτη φωτός μακριά και φιλοξενεί τρία αστέρια - τον Κενταύρο Α (Rigel Kentaurus), τον Κενταύρο Β (Τόλιμαν) και τον Κένταυρο Γ (Proxima Centauri). Υπάρχουν ακόμη ενδείξεις ότι οι πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τον Εγγύς Κενταύρου βρίσκονται στην κατοικήσιμη ζώνη του άστρου και θα μπορούσαν ενδεχομένως να υποστηρίξουν ζωή.

Εν ολίγοις, η απάντηση είναι ναι — μπορεί να υπάρχουν περισσότερα από δύο αστέρια σε ένα σύστημα και καθώς βελτιώνεται η κατανόησή μας για το σύμπαν, μπορεί να βρούμε ακόμη περισσότερα συστήματα με πολύ κόσμο.

Υπάρχουν τόσα πολλά που δεν καταλαβαίνουμε — ακόμα.

Η κατανόησή μας για το σύμπαν αυξάνεται καθημερινά, αλλά υπάρχουν ακόμα τόσα πολλά που δεν καταλαβαίνουμε - και ακόμα, δεν ξέρουμε καν να ρωτήσουμε ακόμα. Αν ελπίζουμε να γίνουμε διαστρικό είδος και να προχωρήσουμε πέρα ​​από το ηλιακό μας σύστημα, τα δυαδικά αστέρια είναι μόνο ένα από τα υπέροχα ουράνια γεγονότα που θα πρέπει να κατανοήσουμε.