Hviezdne systémy: definícia, typy a príklady (dvojhviezdy, hviezdne kopy)
Objavte definíciu, typy a fascinujúce príklady hviezdnych systémov — dvojhviezdy, hviezdne kopy a známe sústavy ako Sírius či Cygnus X-1.
Hviezdny systém alebo hviezdna sústava je malý počet hviezd, ktoré obiehajú okolo seba a sú spojené gravitačnou príťažlivosťou. Veľký počet hviezd viazaných gravitáciou sa všeobecne nazýva hviezdna kopa, ale vo všeobecnosti sú to tiež hviezdne systémy. Hviezdne sústavy sa nesmú zamieňať s planetárnymi sústavami, ktoré zahŕňajú planéty a podobné telesá. Hviezdne systémy môžu byť veľmi jednoduché (dvojhviezdy) alebo zložité (viacnásobné systémy, otvorené a guľové hviezdne kopy), pričom ich dynamika a vývoj ovplyvňujú vnútorné interakcie aj okolitá galaktická prostredie.
Typy hviezdnych systémov
- Dvojhviezdy – systém dvoch hviezd vzájomne viazaných gravitáciou. Môžu byť ďalej klasifikované podľa spôsobu pozorovania na: vizuálne, spektroskopické, fotometrické (záberové), astrometrické; a podľa vzájomnej interakcie na: odpojené (detached), poloprietokové (semidetached) a kontaktové.
- Viacnásobné systémy – trojhviezdy, štvorhviezdy a vyššie konfigurácie. Mnohé z nich sú hierarchické, t. j. pozostávajú z dvoch blízkych zložiek, ktoré spolu tvoria väčší systém s ďalšími vzdialenejšími zložkami.
- Hviezdne kopy – veľké zhromaždenia hviezd (napr. otvorené či guľové kopy), ktoré obsahujú stovky až milióny hviezd viazaných spoločne gravitáciou. Sú to tiež typ hviezdneho systému, ale s kolektívnou dynamikou a dlhodobou evolúciou.
Dynamika a stabilita
Hviezdny systém dvoch hviezd sa nazýva dvojhviezda, dvojhviezdny systém alebo fyzikálna dvojhviezda. Ak nedochádza k slapovým efektom, rušeniu inými silami a prenosu hmoty z jednej hviezdy na druhú, je takýto systém stabilný. Obe hviezdy budú obiehať okolo centra hmotnosti systému neobmedzene dlho, pričom ich dráhy určuje Newtonova a Keplerova mechanika až do chvíle, kým nepríde vonkajší rušivý vplyv alebo vnútorná zmena (napr. explózia supernovy alebo strata/ zisk hmoty).
Interakcie medzi zložkami
Vzájomné interakcie v blízkych systémoch môžu viesť k rôznym javom:
- Slapové sily – môžu spôsobiť synchronizáciu rotácie a obehu, alebo ťahanie plynu z jednej zložky na druhú.
- Prenos hmoty – pri preplnení Rocheovho laloka môže jedna hviezda odovzdávať hmotu druhej, čo vedie k javom ako akrécia, vznik akréčného disku a v niektorých prípadoch k výbuchom (napr. nova, kataklyzmatické premenné).
- Vznik röntgenových binár – ak akrécia prebieha na kompaktnú zložku (biely trpaslík, neutrónová hviezda, čierna diera), systém sa môže prejavovať ako silný zdroj röntgenového žiarenia, napr. Cygnus X-1.
- Spájanie a gravitačné vlny – veľmi blízke dvojice kompaktných objektov (dva neutrónové hviezdy alebo čierne diery) môžu splynúť a emitovať gravitačné vlny detegovateľné súčasnými observatóriami.
Vznik a evolúcia
Hviezdne systémy vznikajú v hustých oblastiach molekulárnych mračien pri zoskupovaní fragmentov kolabujúceho plynu. Pravdepodobnosť vzniku viacnásobných systémov je vysoká, pretože fragmentácia mračna často vytvorí niekoľko jadier v tesnom okolí. Počas životného cyklu hviezd sa menia aj parametre systému: hviezdy sa rozširujú, strácajú alebo získavajú hmotu, niekedy dochádza k explóziám supernov, ktoré môžu systém rozrušiť alebo zmeniť jeho orbitálne parametre.
Pozorovanie a význam
- Štúdium hviezdnych systémov nám umožňuje priamo určiť hmoty hviezd pomocou zákonov pohybu a spektroskopie — miera rozlíšenia orbitálnej rýchlosti a doby obehu vedie k odhadu hmotností zložiek.
- Dvojhviezdy sú kľúčové pri kalibrácii hviezdnych modelov, pri štúdiu hmotnostného prenosu, pri pochopení tvorby kompaktných objektov a pri zdrojoch gravitačných vĺn.
- Niektoré známé príklady binárnych systémov sú Sírius, Procyon a Cygnus X-1, z ktorých posledný sa pravdepodobne skladá z hviezdy a čiernej diery.
Krátke zhrnutie
Hviezdne systémy sú základnou formou usporiadania hviezd v kozme, od dvojhviezd po rozsiahle hviezdne kopy. Ich dynamika, interakcie a evolúcia ovplyvňujú mnohé astrofyzikálne procesy — od formovania hviezd až po zdroje extrémneho žiarenia a gravitačných vĺn. Pozorovanie týchto systémov nám poskytuje kľúčové informácie o hmotách, veľkostiach a fyzikálnej povahe hviezd.
Algol (β Persei) je trojhviezdny systém (Algol A, B a C) v súhvezdí Perzeus. Algol A je zatienený slabším Algolom B každých 2,87 dňa. Táto animácia bola zostavená z 55 snímok v blízkom infračervenom pásme H. Keďže niektoré fázy sú slabo pokryté, B na niektorých miestach svojej dráhy skáče.
Umelecký dojem z obežných dráh HD 188753, trojhviezdnej sústavy
Systém Algol, ako sa objavil 12. augusta 2009.Nie je to umelecké zobrazenie, ale skutočný dvojrozmerný obraz s rozlíšením 1/2 miliárd oblúkových sekúnd v blízkom infračervenom pásme H.
Viacnásobné hviezdne systémy
Je možné mať hviezdne sústavy s viac ako dvoma členmi. Ich hviezdy sú navzájom gravitačne viazané a môžu, ale nemusia byť blízko seba.
Nedávno objavený päťhviezdny systém (päť hviezd) je známy ako 1SWASP J093010.78+533859.5. Systém má dva súbory dvojhviezd, jeden z nich s malou treťou hviezdou. Tieto dva súbory sú od seba vzdialené oveľa viac, ako je vzdialenosť obežnej dráhy Pluta od Slnka. Dvojhviezdy sú blízko seba a jedna dvojhviezda sa dotýka hviezd, pričom ich vonkajšie ionizované plyny sa miešajú. Táto situácia sa nazýva kontaktná dvojhviezda. Na základe získaných údajov sú si autori celkom istí, že obe dvojhviezdy (a pravdepodobne aj všetkých päť hviezd) sú gravitačne viazané v jednom systéme. Uhly sklonu (uhol medzi oboma orbitálnymi rovinami) oboch dvojhviezd (88,2(3) a 86(4) stupňov). To naznačuje, že pôvodne vznikli rozpadom (pred ~9-10 miliardami rokov) z jedného protohviezdneho disku. Potom zostali v rovnakej obežnej rovine.
Väčšina viacnásobných hviezdnych systémov sú trojhviezdy. Systémy so štyrmi a viac zložkami sú menej pravdepodobné.
Viacnásobné hviezdokopy sú menšie ako otvorené hviezdokopy, ktoré majú zložitejšiu dynamiku a zvyčajne obsahujú 100 až 1 000 hviezd. Väčšina známych viacnásobných hviezdnych systémov je trojitá. Napríklad v revízii Tokovininovho katalógu fyzikálnych viacnásobných hviezd z roku 1999 je 551 zo 728 opísaných systémov trojnásobných.
Viachviezdne systémy možno rozdeliť na dva hlavné typy: stabilné systémy alebo systémy s chaotickým správaním. Chaotické sú zvyčajne mladé hviezdy v systémoch, ktoré ešte nie sú narušené chaosom.
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to hviezdny systém?
Odpoveď: Hviezdna sústava je skupina hviezd, ktoré obiehajú okolo seba a drží ich pohromade gravitačná príťažlivosť.
Otázka: Čím sa líši hviezdokopa od hviezdneho systému?
Odpoveď: Hviezdokopa je väčšia skupina hviezd viazaná gravitáciou, zatiaľ čo hviezdna sústava je menšia skupina hviezd.
Otázka: Čo je to dvojhviezdny systém?
Odpoveď: Dvojhviezdny systém je hviezdny systém obsahujúci dve hviezdy, ktoré obiehajú okolo svojho centra hmotnosti.
Otázka: Aké podmienky sú potrebné pre stabilný binárny hviezdny systém?
Odpoveď: Stabilný dvojhviezdny systém nevyžaduje žiadne slapové efekty, rušenie inými silami ani prenos hmoty z jednej hviezdy na druhú.
Otázka: Môže sa hviezdny systém zameniť s planetárnym systémom?
Odpoveď: Nie, hviezdny systém by sa nemal zamieňať s planetárnym systémom, ktorý sa skladá z planét a podobných telies.
Otázka: Aké sú príklady dvojhviezdnych sústav?
Odpoveď: Niektoré príklady dvojhviezdnych systémov sú Sírius, Procyon a Cygnus X-1.
Otázka: Aké je pravdepodobné zloženie Cygnus X-1?
Odpoveď: Cygnus X-1 sa pravdepodobne skladá z hviezdy a čiernej diery.
Prehľadať