Sistemas Estelares Binarios

Cuando dos estrellas orbitan un centro de masa común, sus movimientos obedecen las leyes de la gravedad de una manera que revela sus masas, lo que convierte a los sistemas binarios en la piedra angular para medir el peso de las estrellas.

Definition

Un sistema estelar binario es un par de estrellas ligadas gravitacionalmente entre sí y que orbitan su centro de masa común, y por extensión un sistema múltiple contiene tres o más de estas estrellas ligadas.

Scope

El tema abarca los tipos de binarias, incluyendo sistemas visuales, astrométricos, espectroscópicos y eclipsantes, la dinámica orbital regida por las leyes de Kepler y Newton, la determinación de las masas estelares a partir de las órbitas, el modelo de Roche y la clasificación de las binarias como separadas, semidetachadas o de contacto, y la prevalencia y origen de los sistemas múltiples.

Core questions

• ¿Cuáles son los diferentes tipos de estrellas binarias?
• ¿Cómo revelan las órbitas de una binaria las masas estelares?
• ¿Qué distingue a las binarias separadas, semidetachadas y de contacto?
• ¿Cómo se forman los sistemas binarios y múltiples?

Key concepts

• centro de masa
• leyes de Kepler
• binaria visual
• binaria espectroscópica
• lóbulo de Roche
• relación de masas
• binaria de contacto

Key theories

Dinámica orbital y determinación de la masa

Cada estrella traza una elipse alrededor del centro de masa común con el mismo período; la tercera ley de Kepler relaciona el tamaño de la órbita y el período con la masa total, mientras que la relación de los movimientos de las dos estrellas da sus masas individuales.

El modelo de Roche de binarias cercanas

En una binaria cercana, el potencial gravitatorio define lóbulos de Roche en forma de lágrima alrededor de cada estrella; si las estrellas llenan estos lóbulos clasifica el sistema como separado, semidetachado o de contacto y determina si puede ocurrir la transferencia de masa entre ellas.

Mechanisms

Dos estrellas ligadas orbitan su centro de masa compartido, con la estrella más masiva moviéndose en una órbita más pequeña. La observación de la geometría orbital, el período y los movimientos relativos de las estrellas, mediante imágenes, astrometría o desplazamientos Doppler, permite obtener las masas a través de la gravedad newtoniana. En pares cercanos, el campo gravitatorio combinado da forma a superficies equipotenciales cuyos lóbulos de Roche críticos rigen cualquier intercambio de material.

Clinical relevance

Los sistemas binarios proporcionan casi todas las masas estelares medidas directamente y, por lo tanto, calibran la relación masa-luminosidad y los modelos estelares; sus estadísticas restringen la teoría de la formación estelar, y las binarias cercanas preparan el escenario para la transferencia de masa, las novas, las supernovas de tipo Ia y las fusiones de objetos compactos.

History

Herschel demostró a principios del siglo XIX que algunas estrellas dobles están ligadas gravitacionalmente en lugar de ser alineaciones casuales, Bessel infirió compañeros invisibles a partir de las oscilaciones estelares, y el análisis de Roche del siglo XIX sobre el potencial gravitatorio de pares cercanos se convirtió en el marco para comprender las binarias interactuantes.

Key figures

• William Herschel
• Friedrich Wilhelm Bessel
• Edouard Roche
• Peter Eggleton

Seminal works

• hilditch2001
• herschel1803

Frequently asked questions

¿Cómo pesan los astrónomos una estrella?

La forma más fiable es encontrar la estrella en un sistema binario y medir cómo ella y su compañera orbitan entre sí; la aplicación de la forma de Newton de las leyes de Kepler al tamaño y período de la órbita produce directamente las masas de las dos estrellas.

¿Qué es un lóbulo de Roche?

Es la región alrededor de cada estrella en una binaria cercana dentro de la cual el material está ligado gravitacionalmente a esa estrella; si una estrella se expande hasta llenar su lóbulo de Roche, el gas puede derramarse a través del punto de conexión hacia su compañera, impulsando la transferencia de masa.