Optisk dubbelstjärna

Inom observationsastronomi är en optisk dubbelstjärna ( eng.  dubbelstjärna ) ett par stjärnor som befinner sig på nära vinkelavstånd från varandra när de ses från jorden , särskilt med optiska teleskop och gravitationsmässigt orelaterade till varandra.

Detta beror på att paret antingen bildar en binär stjärna (det vill säga ett binärt system av stjärnor i ömsesidig omloppsbana , gravitationsmässigt kopplade till varandra), eller är en optisk dubbelstjärna, det vill säga den slumpmässiga närvaron av två stjärnor på linjen av syn på olika avstånd från observatören [1] [2] . Därför är separationen och katalogiseringen av dubbelstjärnor och optiska dubbelstjärnor en mycket viktig uppgift inom astronomi . Binära stjärnor är viktiga för astronomer eftersom kunskap om deras rörelser tillåter direkta beräkningar av stjärnmassor och andra stjärnparametrar.

Det enda (möjligen) fallet med en optisk binär vars två komponenter är synliga för blotta ögat  är fallet med Mizar och Alcor (även om detta faktiskt är ett system med flera stjärnor), men det är inte säkert känt om Mizar och Alcor är gravitationsbunden [3] .

Sedan början av 1780-talet har både professionella och amatörer av dubbelstjärneobservatörer mätt avstånden och vinklarna mellan binära stjärnor för att bestämma parens relativa rörelser [4] . Om parets relativa rörelse bestämmer en krökt båge av omloppsbanan, eller om den relativa rörelsen är liten jämfört med den totala egenrörelsen för båda stjärnorna, kan man dra slutsatsen att paret är i ömsesidig omloppsbana som en dubbelstjärna . Annars är paret optiskt [2] . Stjärnsystem av flera stjärnor studeras också på liknande sätt, även om dynamiken för flera stjärnor är mer komplex än den för dubbelstjärnor.

Nedan finns tre typer av binära stjärnor:

• optiska binärer är gravitationsmässigt obundna stjärnor som helt enkelt är placerade nära varandra på grund av slumpmässig inriktning för en observatör från jorden;
• visuella binärer  - gravitationsbundna stjärnor som är synliga separat från varandra med ett teleskop;
• icke-visuella binärer är stjärnor vars binära status har bestämts med indirekta metoder som ockultation ( förmörkande binärer ), spektroskopi ( spektrala binärer ) eller anomalier i riktig rörelse ( astrometriska binärer ).

Förbättringar inom teleskopteknik kan förvandla tidigare vanliga stjärnor till visuella binärer, som hände med Polaris A 2006 [ 5] . Faktum är att bara vår oförmåga att observera två separata stjärnor teleskopiskt separerar optiska binärer och binärer .

Historik

Mizar , i Ursa Major , löstes av Benedetto Castelli och Galileo Galilei [6] . Upplösning av andra dubbelstjärnor följde snart: Robert Hooke upptäckte ett av de första binära stjärnsystemen, Gamma Aries , 1664 [7] , medan den ljusa sydliga stjärnan Acrux i södra korset löstes av Fontenay 1685 [1] . Sedan dess har sökningen genomförts i sin helhet och hela himlen har undersökts med avseende på närvaron av dubbelstjärnor upp till den begränsande skenbara magnituden på cirka 9,0 [8] . Det är känt att minst 1 av 18 stjärnor som är ljusare än magnituden 9,0 på den norra halvan av himlen är optiska binärer synliga med ett 36-tums (910 mm) teleskop [9] .

De orelaterade kategorierna av optiska binärer och sanna binärer sammanförs av historiska och praktiska skäl. När Mizar visade sig vara en binär var det ganska svårt att avgöra om det var en binär stjärna, ett binärt system eller bara en optisk binär. Förbättringar i teleskopdesign, spektroskopi [10] och fotografi är de viktigaste verktygen som används för att skilja mellan dessa typer av binärer. Efter att det fastställts att Mizar är en dubbelstjärna, visade sig dess komponenter vara spektroskopiska dubbelstjärnor [11] .

Observation av optiska dubbelgångar

Observation av optiska binärer genom visuell mätning resulterar i en upplösning eller mätning av vinkelavståndet mellan de två komponentstjärnorna på himlen och en positionsvinkelmätning . Positionsvinkeln anger vinkeln mellan linjen som förbinder två armaturer och definieras som riktningen från den ljusare komponenten till den svagare, där norr är 0° [13] . Vid mätning av dubbla stjärnor kommer positionsvinkeln gradvis att ändras, och avståndet mellan de två stjärnorna kommer att fluktuera mellan max- och minimivärdena. Att registrera mätresultaten på ett plan skapar en ellips. Denna skenbara omloppsbana är projektionen av de två stjärnornas omloppsbana på den himmelska sfären och den sanna omloppsbanan kan beräknas från denna projektion [14] . De flesta katalogiserade binärer är dock optiska binärer [15] : banor har beräknats för endast några tusen av de mer än 100 000 kända binärerna [16] [17] .

Skillnaden mellan binära stjärnor och optiska binärer

Bekräftelse av en optisk binär som en binärstjärna kan uppnås genom att observera komponenternas relativa rörelse. Om rörelsen är en del av en bana, eller om stjärnorna har samma radiella hastigheter eller om skillnaden i deras egna rörelser är liten jämfört med deras totala egenrörelse, är paret troligen gravitationsbundet. När de observeras under en kort tidsperiod kommer komponenterna i både optiska binärer och långperiodiga binära stjärnor att verka röra sig i räta linjer, och av denna anledning kan det vara svårt att skilja mellan dessa två typer av stjärnor [18] .

Notation

Vissa ljusa visuella binärer har Bayer-beteckningar . I detta fall kan komponenterna betecknas med upphöjda tecken. Ett exempel på detta är α Southern Cross (Acrux), vars komponenter α 1 Southern Cross och α 2 Southern Cross är ett fysiskt sammankopplat par stjärnor. Upphöjda skrifter används också för att urskilja mer avlägsna, fysiskt obesläktade par av stjärnor med samma Bayer-beteckning, såsom α¹ , α² Capricornus , ξ¹ , ξ² Centauri och ξ¹ , ξ² Skytten . Dessa optiska par är lösbara för blotta ögat .

Utöver dessa par betecknas komponenterna i en binär vanligtvis med bokstäverna A (för den ljusare primära stjärnan) och B (för den svagare, sekundära stjärnan), läggs till beteckningen för alla typer av dubbelstjärnor. Till exempel är komponenterna i a Canis Majoris ( Sirius ) a Canis Majoris A och a Canis Majoris B (Sirius A och Sirius B); komponenter 44 Bootes  - 44 Bootes A och 44 Bootes B; ADS 16402 komponenter är ADS 16402A och ADS 16402B; och så vidare. Bokstäverna AB kan användas tillsammans för att representera ett par. I fallet med flera stjärnor kan bokstäverna C, D och så vidare användas för att beteckna ytterligare komponenter, ofta i ordningsföljd med ökande avstånd från den ljusaste stjärnan, A [19] , eller i den ordning som en eller annan komponent upptäcktes.

Optiska binärer betecknas också med en förkortning som kommer från namnet på deras upptäckare, följt av ett katalognummer som är unikt för den observatören. Till exempel upptäcktes paret α Centauri AB av fader Richaud 1689 och betecknas därför som RHD 1 [1] [21] . Andra exempel inkluderar Δ65 , den 65:e optiska binären upptäckt av J. Dunlop , och Σ2451, den 2451:a optiska binären upptäckt av V. Ya. Struve .

Washington Visual Binary Catalog , en stor databas med optiska binärer och kranstjärnor, innehåller över 100 000 poster [16] , som var och en innehåller positionsvinkel- och vinkelavståndsmätningar för att lösa de två komponenterna. Varje dubbelstjärna bildar en katalogpost; flera stjärnor med n komponenter kommer att representeras av katalogposter för n − 1 par, som var och en representerar en post av en komponent i den multipla stjärnan. Koder som AC används för att indikera vilka komponenter som mäts, i detta fall komponent C i förhållande till komponent A. Notationen kan också ändras till följande form: AB-D för att separera en komponent från ett närbesläktat par av komponenter ( i detta fall komponent D med avseende på paret AB). Koder som Aa och Ab kan också användas för att referera till en komponent som mäts i förhållande till en annan komponent, i detta fall Aa [22] . Upptäckarkoderna finns också listade i katalogen, men de traditionella upptäckarförkortningarna, som Δ och Σ, förenades och skrevs i en sträng bestående av latinska versaler och siffror, så att till exempel Δ65 blev DUN 65, och Σ2451 blev STF 2451. Ytterligare exempel på detta visas i den intilliggande tabellen [20] [23] .

Exempel

Dubbla stjärnor

• Acrux
• Alfa centauri
• Kapell
• P Eridani
• polarstjärna
• Procyon
• Sirius
• Alpha Centauri AB och Proxima Centauri : 3X-system

Optiska binära stjärnor

• Alpha¹ Stenbocken och Alpha² Stenbocken
• Theta flugor
• η¹ och η² South Crown
• κ¹ och κ² South Crown
• M40

Ej bekräftad

• Systemet av Castor (Aa/Ab/Ba/Bb) och YY Gemini (Ca/Cb) anses vara ett gravitationsbundet system
• Mizar-systemet (Aa/Ab/Ba/Bb) och Alcor-systemet (i sig ett binärt system, d.v.s. Mizar Ca/Cb, ansågs inte vara gravitationsbundet förrän 2009 )

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 Aitken, RG Binärstjärnorna  . — New York : Dover , 1964 . — S. 1.
2. ↑ 1 2 Heintz, W.D. Double Stars  . - Dordrecht : D. Reidel, 1978 . - P. 17. - ISBN 90-277-0885-1 .
3. ↑ Neil; Zimmerman; Oppenheimer, Ben R; Hinkley, Sasha; Brenner, Douglas; Parry, Ian R; Sivaramakrishnan, Anand; Hillenbrand, Lynn; Beichman, Charles; Crepp, Justin R; Vasisht, Gautam; Roberts, Lewis C; Burruss, Rick; King, David L; Soummer, Remy; Dekany, Richard; Shao, Michael; Bouchez, Antonin; Roberts, Jennifer E; Jaga, Stephanie. Parallactic Motion for Companion Discovery: An M-Dwarf Orbiting Alcor  (engelska)  // The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 2010. - Vol. 709 , nr. 2 . - s. 733-740 . - doi : 10.1088/0004-637X/709/2/733 . - . - arXiv : 0912.1597 .
4. ↑ Heintz, W.D. Double Stars  . - Dordrecht : D. Reidel, 1978 . - S. 4-10. — ISBN 90-277-0885-1 .
5. ↑ Konstnärens koncept av Polaris-systemet -  kommenterat . HubbleSite . Space Telescope Science Institute . Hämtad 6 oktober 2019. Arkiverad från originalet 22 juli 2016.
6. ↑ En ny vy av Mizar arkiverad 7 mars 2008 på Wayback Machine , Leos Ondra, tillgänglig på linje 26 maj 2007. 
7. ↑ Aitken, Robert G. Binärstjärnorna  . - New York : McGraw-Hill Education , 1935. - P. 1.
8. ↑ Se The Binary Stars , Robert Grant Aitken , New York : Dover , 1964 , s. 24–25, 38 och sid. 61, Dubbelstjärnastronomis nuvarande status, K. Aa. Strand, 59 ( mars 1954 ), s. 61–66, . 
9. ↑ The Binary Stars , Robert Grant Aitken , New York : Dover , 1964 , sid. 260. 
10. ↑ J. Fraunhofer , 1814
11. ↑ E. Pickering , 1889
12. ↑ Maskerad som en  dubbelstjärna . ESA/Hubble Veckans bild. Hämtad 25 mars 2013. Arkiverad från originalet 25 juni 2019.
13. ↑ (engelska) sid. 2, Observing and Measuring Double Stars , Bob Argyle, red., London: Springer-Verlag, 2004, ISBN 1-85233-558-0 . 
14. ↑ sid. 53–67, Observing and Measuring Double Stars , Bob Argyle, red., London: Springer-Verlag, 2004, ISBN 1-85233-558-0 .
15. ↑ Heintz, W.D. Double Stars  . - Dordrecht : D. Reidel Publishing Company, 1978 . - P. 12. - ISBN 90-277-0885-1 .
16. ↑ 1 2 " Introduktion och tillväxt av WDS", Washington Double Star Catalogue Arkiverad 17 september 2008 på Wayback Machine , Brian D. Mason, Gary L. Wycoff och William I. Hartkopf, Astrometry Department, United States Naval Observatory , tillgänglig på raden 20 augusti 2008. 
17. ↑ Naval Naval vy.mil/wds/orb6.html Sixth Catalogue of Orbits of Visual Binary Stars (otillgänglig länk) , William I. Hartkopf och Brian D. Mason, United States Naval Observatory , tillgänglig på linje 20 augusti 2008.   
18. ↑ Heintz, W.D. Double Stars  . - Dordrecht : D. Reidel Publishing Company, 1978 . - S. 17-18. — ISBN 90-277-0885-1 .
19. ↑ Heintz, W.D. Double Stars  . - Dordrecht : D. Reidel Publishing Company, 1978 . - P. 19. - ISBN 90-277-0885-1 .
20. ↑ 1 2 sid. 307–308, Observing and Measuring Double Stars , Bob Argyle, red., London: Springer-Verlag, 2004, ISBN 1-85233-558-0 .
21. ↑ Post 14396-6050, upptäcktskod RHD 1AB, Washington Double Star Catalog Arkiverad från originalet den 8 juli 2012. , United States Naval Observatory . Åtkomst på nätet 20 augusti 2008.
22. ↑ Format för nuvarande WDS Arkiverad 12 april 2008. , Washington Double Star Catalogue , United States Naval Observatory . Åtkomst på nätet 26 augusti 2008.
23. ↑ Referenser och upptäckarkoder, Washington Double Star Catalog Arkiverad 13 april 2008 på Wayback Machine , United States Naval Observatory . Åtkomst på nätet 20 augusti 2008.
24. ↑ ALMA hittar dubbelstjärna med konstiga och vilda planetbildande skivor , ESO :s pressmeddelande . Arkiverad från originalet den 3 juli 2017. Hämtad 1 augusti 2014.

Ordböcker och uppslagsverk	Stor ryss
I bibliografiska kataloger	GND : 4150454-9