ดาวคู่คราสและดาวคู่สเปกโทรสโคปิก

เมื่อวงโคจรของดาวคู่ถูกมองเห็นเกือบจะอยู่ในแนวระนาบ ดาวฤกษ์จะบังกันเองและแสงของพวกมันจะมีการเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่นขณะโคจร การรวมผลกระทบเหล่านี้เข้าด้วยกันจะทำให้ได้มวลและรัศมีของดาวฤกษ์ด้วยความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ

Definition

ดาวคู่สเปกโทรสโคปิกคือดาวคู่ที่ระบุได้จากการเลื่อนเป็นคาบของเส้นสเปกตรัมเนื่องจากการเคลื่อนที่ในวงโคจร และดาวคู่คราสคือดาวคู่ที่ดาวฤกษ์เคลื่อนผ่านหน้ากันเป็นคาบเมื่อมองจากมุมมองของเรา ทำให้เกิดการลดลงของความสว่างที่วัดได้

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมดาวคู่สเปกโทรสโคปิกที่ตรวจพบจากการเลื่อนดอปเปลอร์เป็นคาบของเส้นสเปกตรัม ดาวคู่คราสที่ความสว่างลดลงเมื่อดาวดวงหนึ่งเคลื่อนผ่านหน้าอีกดวงหนึ่ง การวิเคราะห์เส้นโค้งแสงและเส้นโค้งความเร็วแนวรัศมี และการกำหนดมวล รัศมี และอุณหภูมิของดาวฤกษ์ที่แม่นยำจากระบบที่สังเกตพบทั้งสองปรากฏการณ์

Core questions

• ดาวคู่สเปกโทรสโคปิกถูกตรวจจับได้อย่างไร?
• อะไรเป็นสาเหตุของการลดลงของความสว่างในดาวคู่คราส?
• คราสและความเร็วแนวรัศมีร่วมกันให้รัศมีและมวลของดาวฤกษ์ได้อย่างไร?
• เหตุใดดาวคู่คราสแบบแยกกันจึงมีคุณค่ามาก?

Key concepts

• เส้นโค้งความเร็วแนวรัศมี
• ฟังก์ชันมวล
• ดาวคู่เส้นคู่
• เส้นโค้งแสง
• คราสปฐมภูมิและทุติยภูมิ
• ความเอียงของวงโคจร
• พารามิเตอร์พื้นฐานของดาวฤกษ์

Key theories

ความเร็วแนวรัศมีและฟังก์ชันมวล

การเคลื่อนที่ในวงโคจรทำให้เส้นสเปกตรัมของดาวฤกษ์เลื่อนไปมาโดยปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ แอมพลิจูดและรูปร่างของเส้นโค้งความเร็วแนวรัศมีจะจำกัดมวลผ่านฟังก์ชันมวลสเปกโทรสโคปิก และระบบเส้นคู่จะให้สัดส่วนมวลโดยตรง

การวิเคราะห์เส้นโค้งแสงของคราส

ความลึก ระยะเวลา และรูปร่างของคราสในเส้นโค้งแสง เมื่อรวมกับความเร็ววงโคจร จะให้รัศมีสัมพัทธ์ อุณหภูมิ และความเอียงของวงโคจรของดาวฤกษ์ ดาวคู่คราสแบบแยกกันที่เป็นเส้นคู่จะให้มวลและรัศมีสัมบูรณ์ที่แม่นยำภายในไม่กี่เปอร์เซ็นต์

Mechanisms

ขณะที่ดาวฤกษ์โคจร การเคลื่อนที่เข้าหาและออกจากเราจะทำให้เส้นสเปกตรัมของพวกมันเลื่อนไปมา เกิดเป็นเส้นโค้งความเร็วแนวรัศมี เมื่อวงโคจรเกือบจะอยู่ในแนวระนาบ ดาวแต่ละดวงจะบังอีกดวงหนึ่งเป็นคาบ ทำให้เกิดคราสซึ่งเวลาและความลึกของคราสจะเผยให้เห็นขนาดของดาวฤกษ์และความเอียงของวงโคจร การรวมกันของสิ่งเหล่านี้จะช่วยขจัดความกำกวมที่จำกัดวิธีการอื่น ๆ ทำให้ได้มวลและรัศมีสัมบูรณ์

Clinical relevance

ดาวคู่คราสแบบแยกกัน (detached eclipsing binaries) ให้ค่าพารามิเตอร์พื้นฐานของดาวฤกษ์ที่แม่นยำที่สุดเท่าที่มีอยู่ และเป็นเกณฑ์มาตรฐานที่ใช้ทดสอบแบบจำลองวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ระยะทางที่แม่นยำสำหรับกาแล็กซีใกล้เคียง ซึ่งเป็นฐานรากของบันไดระยะทางจักรวาล

History

กูดริก (Goodricke) อธิบายความแปรผันของดาวอัลกอล (Algol) ว่าเป็นการเกิดคราสโดยดาวคู่ที่มองไม่เห็นในศตวรรษที่สิบแปด รัสเซลล์ (Russell) และ แชปลีย์ (Shapley) ได้พัฒนาวิธีการสกัดองค์ประกอบวงโคจรจากเส้นโค้งแสงของคราสในช่วงต้นศตวรรษที่ยี่สิบ และโคปาล (Kopal) และนักวิจัยรุ่นหลังได้ปรับปรุงแบบจำลองที่ใช้ในการหาค่าพารามิเตอร์ของดาวฤกษ์ที่แม่นยำในปัจจุบัน

Key figures

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

Seminal works

• torres2010
• russell1912

Frequently asked questions

ดาวอัลกอลเป็นตัวอย่างของอะไร?

ดาวอัลกอลเป็นดาวคู่คราสต้นแบบ: การหรี่แสงเป็นประจำซึ่งสังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่า เกิดจากดาวคู่ที่จางกว่าเคลื่อนผ่านหน้าดาวที่สว่างกว่าเป็นคาบ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่จอห์น กูดริก (John Goodricke) อธิบายได้อย่างถูกต้องเป็นครั้งแรกว่าเป็นคราส

เหตุใดดาวคู่คราสที่เป็นดาวคู่สเปกโทรสโคปิกจึงมีประโยชน์มาก?

สเปกโทรสโคปีให้ความเร็วของดาวฤกษ์ และคราสจะกำหนดความเอียงของวงโคจรและขนาดสัมพัทธ์ การรวมกันของสิ่งเหล่านี้จะช่วยขจัดความไม่ทราบปกติเกี่ยวกับความเอียงของวงโคจร ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถกำหนดมวลและรัศมีสัมบูรณ์ของดาวฤกษ์ทั้งสองดวงได้อย่างแม่นยำสูง