Vad är ett stjärnsystem? Definition, typer och kända exempel
Upptäck vad ett stjärnsystem är: definition, typer (ensamma, binära, multipla) och kända exempel som Sirius, Procyon och Cygnus X-1 — klart, kort och illustrativt.
Ett stjärnsystem är ett litet antal stjärnor som kretsar kring varandra och som är bundna till varandra genom gravitation. Ett stort antal stjärnor som är bundna av gravitation kallas vanligen för en stjärnhop, men i stort sett är de också stjärnsystem. Stjärnsystem får inte förväxlas med planetsystem, som omfattar planeter och liknande kroppar.
Ett stjärnsystem med två stjärnor kallas för en dubbelstjärna, ett binärt stjärnsystem eller en fysisk dubbelstjärna. Om det inte finns några tidvatteneffekter, inga störningar från andra krafter och ingen överföring av massa från den ena stjärnan till den andra är ett sådant system stabilt. Båda stjärnorna kommer att kretsa runt systemets masscentrum i all oändlighet. Exempel på binära system är Sirius, Procyon och Cygnus X-1, varav det sista troligen består av en stjärna och ett svart hål.
Vad räknas som ett stjärnsystem?
Ett stjärnsystem består vanligtvis av två eller flera stjärnor som är gravitationellt bundna och påverkar varandras rörelser. Antalet stjärnor kan variera från två (binära) till flera dussin i täta multipla system. Viktigt är att stjärnornas gemensamma gravitation överglänser störningar från omgivningen så att systemet fungerar som en dynamisk enhet.
Typer av stjärnsystem
- Enstjärniga system: En ensam stjärna, som vår Sol, betraktas inte alltid som ett "stjärnsystem" i strikt mening om man avser flera stjärnor, men ofta talar man om ensamma stjärnor kontra multiple system.
- Binära system: Två stjärnor som kretsar runt ett gemensamt masscentrum. Binärer är mycket vanliga och spelar en viktig roll vid bestämning av stjärnmassor.
- Multipla system: Tre eller flera stjärnor. Dessa är ofta hierarkiska, dvs. två stjärnor bildar en nära dubbel medan en eller flera andra kretsar längre ut.
- Hierarkiska kontra icke-hierarkiska: Hierarkiska system är dynamiskt stabila över långa tider; icke-hierarkiska (täta) grupper tenderar att vara instabila och kan leda till utslängning eller sammanslagning av komponenter.
Binära system — variationer och fenomen
- Visuella binärer: Kan separeras och observeras direkt med teleskop.
- Spektroskopiska binärer: Upptäcks genom dopplerskift i spektrallinjer när stjärnorna rör sig i sina banor.
- Eklipsande binärer: Lysstyrkan varierar när stjärnorna passerar framför varandra.
- Astrometriska binärer: Den ljusa stjärnans rörelse antyder en osynlig kompanjon.
- Kontakt- och semidetached-system: I vissa binärer fyller en eller båda stjärnorna sin Roche-lob, vilket leder till masstransfer, gemensamt atmosfär eller till och med sammanslagning. Sådana system kan ge upphov till novor, röntgenbinärer och i vissa fall supernovor.
Bildning och evolution
Stjärnsystem bildas ofta i samma molekylära moln där fragmentering kan ge upphov till flera kärnor som kollapsar till stjärnor. Under systemets tidiga evolution kan gravitationella växelverkan, tidvattenkrafter och massaflöden förändra banor, leda till sammanslagningar eller utslängningar av komponenter. Livslängd och utveckling beror på komponenternas massor — tunga stjärnor utvecklas snabbare och kan påverka partners dramatiskt genom vind, strålning och slutliga explosioner.
Observation och betydelse
- Binära system är ett av de bästa sätten att direkt mäta stjärnmassor, eftersom Keplers lagar kan tillämpas på observerade banor.
- Stjärnsystem med nära interaktioner producerar intressanta fenomen: röntgenutbrott, kataklysmiska variabler, och i extrema fall gravitationsvågor vid sammanslagningar.
- Planeter kan förekomma i stjärnsystem: de kan kretsa runt en enskild stjärna i ett multipelt system (S-typ) eller runt två stjärnor i ett dubbelt system (P-typ, så kallat cirkumbinärt). Upptäckter av cirkumbinära planeter visar att planetsystem kan överleva i komplexa gravitationella miljöer.
Kända exempel och varierande skalor
Binära och multipla system finns i alla storleksklasser och på olika avstånd. Perioder kan vara från några timmar (täta kontaktbinärer) till många miljoner år (vida följeslagare). Exempel som ofta nämns är Sirius (en vit dvärg i bana kring en ljusstark följeslagare), Procyon och den intressanta röntgenkällan Cygnus X-1, där den ena komponenten sannolikt är ett svart hål. Sådana system ger viktig information om stjärnornas slutstadier.
Sammanfattning
Ett stjärnsystem är alltså mer än bara två eller flera stjärnor i närheten — det är ett dynamiskt system där gravitationen kopplar samman komponenterna och skapar banor, växelverkan och ibland dramatiska händelser. Studier av stjärnsystem hjälper oss förstå stjärnbildning, stjärnutveckling, massfördelning i galaxer och förutsättningarna för planetsystem i olika gravitationella miljöer.
Algol (β Persei) är ett trippelstjärnsystem (Algol A, B och C) i stjärnbilden Perseus. Algol A förmörkas av den svagare Algol B var 2,87 dag. Den här animationen sattes ihop av 55 bilder i det nära infraröda H-bandet. Eftersom vissa faser är dåligt täckta hoppar B på vissa punkter längs sin bana.
Konstnärsintryck av banorna i HD 188753, ett trippelstjärnesystem
Algol-systemet som det såg ut den 12 augusti 2009.Det är ingen konstnärlig bild, utan en verklig tvådimensionell bild med 1/2 millibågsekunds upplösning i det nära infraröda H-bandet.
Flera stjärnsystem
Det är möjligt att ha stjärnsystem med fler än två medlemmar. Deras stjärnor är gravitationellt bundna till varandra och kan vara nära varandra eller inte.
Ett nyligen upptäckt femstjärnigt stjärnsystem (fem stjärnor) är känt som 1SWASP J093010.78+533859.5. Systemet har två uppsättningar av binära stjärnor, varav en med en liten tredje stjärna. De två uppsättningarna ligger långt ifrån varandra, längre än vad Plutos bana är till solen. Binärstjärnorna är nära varandra och den ena binären har stjärnor som rör vid varandra, varvid deras yttre joniserade gaser blandas. Denna situation kallas för en kontaktbinär stjärna. Utifrån de insamlade uppgifterna är författarna ganska säkra på att båda binärerna (och förmodligen alla fem stjärnorna) är gravitationsbundna i ett enda system. Inklinationvinklarna (vinkeln mellan de två banplanerna) för de två binärerna (88,2(3) och 86(4) grader). Detta tyder på att de ursprungligen bildades genom upplösning (för ~9-10 miljarder år sedan) från en enda protostellär skiva. Därefter höll de sig i samma banplan.
De flesta multipelstjärnsystem är trippelstjärnor. System med fyra eller fler komponenter är mindre sannolika.
Flerstjärniga system är mindre än öppna stjärnhopar, som har en mer komplex dynamik och vanligtvis består av mellan 100 och 1 000 stjärnor. De flesta kända multipelstjärnsystem är trippelstjärnsystem. I 1999 års revidering av Tokovinins katalog över fysiska multipla stjärnor är till exempel 551 av de 728 beskrivna systemen trippelsystem.
Flerstjärniga system kan delas in i två huvudtyper: system som är stabila eller system med kaotiskt beteende. Kaotiska system består vanligtvis av unga stjärnor i system som ännu inte störts av kaos.
Frågor och svar
F: Vad är ett stjärnsystem?
S: Ett stjärnsystem är en grupp stjärnor som kretsar kring varandra och hålls samman av gravitationell attraktion.
F: Hur skiljer sig ett stjärnkluster från ett stjärnsystem?
S: Ett stjärnkluster är en större grupp stjärnor som binds samman av gravitation, medan ett stjärnsystem är en mindre grupp stjärnor.
F: Vad är ett dubbelstjärnesystem?
S: Ett dubbelstjärnesystem är ett stjärnsystem som innehåller två stjärnor som kretsar runt sitt masscentrum.
F: Vilka förutsättningar krävs för ett stabilt dubbelstjärnesystem?
S: Ett stabilt dubbelstjärnesystem kräver inga tidvatteneffekter, störningar från andra krafter eller överföring av massa från den ena stjärnan till den andra.
F: Kan ett stjärnsystem förväxlas med ett planetsystem?
S: Nej, ett stjärnsystem ska inte förväxlas med ett planetsystem, som består av planeter och liknande kroppar.
F: Vilka är några exempel på dubbelstjärnesystem?
S: Några exempel på dubbelstjärnesystem är Sirius, Procyon och Cygnus X-1.
F: Vilken är den troliga sammansättningen av Cygnus X-1?
S: Cygnus X-1 består troligen av en stjärna och ett svart hål.
Sök