食变星和分光双星

当联星的轨道几乎是侧向观测时，恒星会相互遮掩，其光线波长会随轨道运动而发生变化；结合这些效应可以极其精确地得出恒星的质量和半径。

Definition

分光双星是根据其光谱线因轨道运动而周期性移动来识别的联星，而食变星是指从我们的视角看，恒星周期性地相互遮掩，导致亮度出现可测量的下降。

Scope

本主题涵盖通过光谱线周期性多普勒频移探测到的分光双星、亮度因一颗恒星经过另一颗恒星前方而下降的食变星、光变曲线和径向速度曲线的分析，以及从同时观测到这两种效应的系统中确定精确的恒星质量、半径和温度。

Core questions

• 分光双星是如何被探测到的？
• 食变星的亮度下降是由什么引起的？
• 食和径向速度如何共同得出恒星的半径和质量？
• 为什么分离式食变星如此有价值？

Key concepts

• 径向速度曲线
• 质量函数
• 双线分光双星
• 光变曲线
• 主食和次食
• 轨道倾角
• 基本恒星参数

Key theories

径向速度和质量函数

轨道运动通过多普勒效应使恒星的光谱线来回移动；径向速度曲线的振幅和形状通过分光质量函数限制了质量，双线系统直接得出质量比。

食光变曲线分析

光变曲线中食的深度、持续时间和形状，结合轨道速度，得出恒星的相对半径、温度和轨道倾角；分离式双线食变星可以给出精确到百分之几的绝对质量和半径。

Mechanisms

当恒星运行时，它们朝向和远离我们的运动会使它们的光谱线发生位移，从而描绘出径向速度曲线；当轨道几乎是侧向观测时，每颗恒星都会周期性地遮挡另一颗，产生食，其时间和深度揭示了恒星的大小和倾角。这些效应共同打破了限制其他方法的简并性，从而得出绝对质量和半径。

Clinical relevance

分离式食变星提供了最精确的基本恒星参数，是检验恒星演化模型的基准；它们也作为附近星系的精确距离指示器，锚定宇宙距离阶梯的梯级。

History

18世纪，古德里克（Goodricke）将大陵五（Algol）的变异性解释为由一颗看不见的伴星引起的食；20世纪初，罗素（Russell）和沙普利（Shapley）开发了从食变光曲线中提取轨道元素的方法；科帕尔（Kopal）和后来的研究人员完善了现在用于推导精确恒星参数的模型。

Key figures

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

Seminal works

• torres2010
• russell1912

Frequently asked questions

大陵五是哪种恒星的例子？

大陵五是食变星的原型：它规律性的变暗，肉眼可见，是由一颗较暗的伴星周期性地经过较亮的恒星前方引起的，约翰·古德里克（John Goodricke）首次正确地将这种现象解释为食。

为什么同时是分光双星的食变星如此有用？

光谱学给出恒星的速度，而食则确定轨道倾角和相对大小；将它们结合起来消除了通常的轨道倾斜未知量，使天文学家能够高精度地确定两颗恒星的绝对质量和半径。