Затменные и спектрально-двойные звезды

Когда орбита двойной системы видна почти с ребра, звезды затмевают друг друга, и длина волны их света смещается по мере их орбитального движения; сочетание этих эффектов позволяет определить массы и радиусы звезд с исключительной точностью.

Definition

Спектрально-двойная звезда — это звезда, идентифицируемая по периодическому смещению ее спектральных линий из-за орбитального движения, а затменная двойная звезда — это звезда, в которой звезды периодически проходят друг перед другом с нашей точки зрения, вызывая измеримые падения яркости.

Scope

Тема охватывает спектрально-двойные звезды, обнаруженные по периодическим доплеровским смещениям их спектральных линий, затменные двойные звезды, яркость которых падает, когда одна звезда проходит перед другой, анализ кривых блеска и кривых лучевых скоростей, а также определение точных звездных масс, радиусов и температур для систем, где наблюдаются оба эффекта.

Core questions

• Как обнаруживаются спектрально-двойные звезды?
• Что вызывает падение яркости в затменной двойной системе?
• Как затмения и лучевые скорости вместе дают звездные радиусы и массы?
• Почему разделенные затменные двойные звезды так ценны?

Key concepts

• кривая лучевых скоростей
• функция масс
• двухлинейная двойная система
• кривая блеска
• первичное и вторичное затмение
• наклон орбиты
• фундаментальные звездные параметры

Key theories

Лучевые скорости и функция масс

Орбитальное движение смещает спектральные линии звезды вперед и назад за счет эффекта Доплера; амплитуда и форма кривой лучевых скоростей ограничивают массы через спектроскопическую функцию масс, а двухлинейная система непосредственно дает отношение масс.

Анализ кривой блеска затмений

Глубина, продолжительность и форма затмений на кривой блеска в сочетании с орбитальными скоростями дают относительные радиусы звезд, температуры и наклон орбиты; разделенная двухлинейная затменная двойная система дает абсолютные массы и радиусы с точностью до нескольких процентов.

Mechanisms

По мере того как звезды движутся по орбите, их движение к нам и от нас смещает их спектральные линии, прочерчивая кривые лучевых скоростей; когда орбита находится почти на ребре, каждая звезда периодически блокирует другую, производя затмения, время и глубина которых раскрывают размеры звезд и наклон орбиты. Вместе эти эффекты устраняют неопределенности, ограничивающие другие методы, обеспечивая абсолютные массы и радиусы.

Clinical relevance

Разделенные затменные двойные звезды предоставляют наиболее точные фундаментальные звездные параметры и служат эталонами, по которым проверяются модели звездной эволюции; они также являются точными индикаторами расстояния до близлежащих галактик, закрепляя ступени космической лестницы расстояний.

History

Гудрик объяснил изменчивость Алголя затмениями невидимого компаньона в XVIII веке, Рассел и Шепли разработали методы извлечения орбитальных элементов из кривых блеска затмений в начале XX века, а Копал и последующие исследователи усовершенствовали моделирование, используемое теперь для получения точных звездных параметров.

Key figures

• Henry Norris Russell
• Harlow Shapley
• John Goodricke
• Zdenek Kopal

Seminal works

• torres2010
• russell1912

Frequently asked questions

Примером чего является звезда Алголь?

Алголь — это прототип затменной двойной звезды: ее регулярное потемнение, заметное невооруженным глазом, вызвано тем, что более тусклая звезда-компаньон периодически проходит перед более яркой, явление, впервые правильно объясненное как затмение Джоном Гудриком.

Почему затменные двойные звезды, которые также являются спектрально-двойными, так полезны?

Спектроскопия дает скорости звезд, а затмения определяют наклон орбиты и относительные размеры; их комбинация устраняет обычную неопределенность относительно наклона орбиты, позволяя астрономам определять абсолютные массы и радиусы обеих звезд с высокой точностью.