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.