恆星系統

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恆星系統恆星系是少數幾顆恆星受到引力的拘束而互相環繞的系統[1],為數眾多的恆星受到引力的約束一般稱為“星團”或“星系”,但是概括來說都可以稱為恆星系統。恆星系統有時也會用在單獨但有更小的行星系環繞的恆星[2][3]

聯星系統[编辑]

由兩顆恆星組成的恆星系統稱為聯星聯星系統物理雙星。如果沒有潮汐效應、其它力量的攝動、和從一顆恆星至另一顆恆星的質量的傳輸,這樣的系統是穩定的,並且兩顆星會在以質心焦點橢圓軌道上互繞著 (參見二體問題)

聯星的例子有天狼星南河三天鵝座X-1,而最後的這個可能是一個黑洞

聚星系統[编辑]

聚星物理聚星是超過兩顆以上恆星組成的系統[4][5]。聚星系統如果由三顆恆星組成,就稱為三合星三重星三元星;四顆星的系統稱為四重星四合星;五顆星組成的稱為五重星;六顆星組成的稱為六重星;七顆星組成的稱為七重星,依此類推。這些系統都遠小於有100至1,000顆恆星,動力學系統更複雜的疏散星團[6]

動力學[编辑]

理論上,模擬一個聚星系統比模擬聯星系統更困難,當多體問題動力系統介入時,可能呈現渾沌的行為。 許多小集團的恆星被發現是不穩定的,一旦發生一顆星與另一顆星過度的接近,便會發生加速而會從系統中逃逸掉[7]。如果這個系統出現埃文斯所謂的階式模型[8],還是有可能穩定。在階式模型系統內,恆星被分成兩個小集團,各自在較大的軌道上繞著共同的質心運轉;每個小集團也都是階式模型,意味著小集團又必需再分為更小的次集團,而且一直如此的細分下去。在這樣的情況下,各個恆星的運動將持續的以接近穩定的軌道,遵循克卜勒的軌道繞著系統的質量中心[9]。不同於擁有數量龐大恆星,且動力學系統更為複雜的星系星團

藝術家绘制的HD 188753軌道想象图。这是一個三合星系統。

觀測[编辑]

許多已知的聚星系統都是三合星;更多星的聚星系統則隨著恆星數量的增加而呈指數性的減少[10]。 例如,在1999年修訂的Tokovinin目錄[5]中列出的物理聚星, 728個系統中有551個是三合星。但是因為選擇效應,我們在這些知識上的統計常是殘缺不全的[11], §2.

由於前面提到在動力學上的不穩定,三合星通常都是階式模型:它們包含兩顆靠近的聯星對和一顆距離較遠的伴星。有著更多恆星的聚星系統也都是階式模型。[10]目前所知最多的是六重星系統,例如北河二(雙子座α),它是一對聯星以更遠的距離繞著另一對各自也是聯星的聯星系統[12]。另一個六顆星的系統是ADS 9731,它由兩對三合星組成,每一對都是伴隨著一顆單獨恆星在軌道上運轉的光譜聯星[13]

例子[编辑]

聯星[编辑]

三合星[编辑]

  • 北極星:北極星是一組三合星,主星是靠得很近的一對聯星—近得在2006年被哈伯太空望遠鏡拍到之前只能從對主星的重力拖曳上察覺到。
  • 半人馬座α:是一組由兩顆黃矮星(半人馬座αA和半人馬座αB)組成的聯星為主的三合星,另一顆遠離的紅矮星就是比鄰星。A和B是物理聯星,在一個最近距離11天文單位,最遠距離36天文單位的離心軌道上互繞;比鄰星在非常遙遠的距離(~15,000天文單位)與A和B互繞著。但是這個距離相較於其他的恆星仍是非常的近,也仍然受到A和B的引力拘束著[14]
  • HD 188753是位於天鵝座,距離地球149光年遠的三合星系統。這個系統由黃矮星HD 188753 A、橙矮星HD 188753 B、和紅矮星HD 188753 C組成;B和C成一個集團以156天的週期互繞,A的軌道週期則為25.7年。

四合星[编辑]

五重星[编辑]

六重星[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ "Star system" in Modern Dictionary of Astronomy and Space Technology. A.S. Bhatia, ed. New Delhi: Deep & Deep Publications, 2005. ISBN 81-7629-741-0
  2. ^ Astronomers discover a nearby star system just like our own Solar System 互联网档案馆存檔,存档日期2011-05-08., Joint Astronomy Centre, press release, July 8, 1998. Accessed on line September 23, 2007.
  3. ^ Life unlikely in asteroid-ridden star system 互联网档案馆存檔,存档日期2007-12-24., Maggie McKee, NewScientist.com news service, July 7 2004. Accessed on line September 23, 2007.
  4. ^ p. 16, Understanding Variable Stars, John R. Percy, Cambridge: Cambridge University Press, 2007, ISBN 0-521-23253-8.
  5. ^ 5.0 5.1 MSC—a catalogue of physical multiple stars, A. A. Tokovinin, Astronomy and Astrophysics Supplement Series 124 (1997), 75–84; online versions at VizieR 页面存档备份,存于互联网档案馆 and the Multiple Star Catalog.
  6. ^ p. 24, Galactic Dynamics, James Binney and Scott Tremaine, Princeton University Press, 1987, ISBN 0-691-08445-9.
  7. ^ Multiple Stellar Systems: Types and Stability, Peter J. T. Leonard, in Encyclopedia of Astronomy and Astrophysics, P. Murdin, ed., online edition at the Institute of Physics[失效連結], orig. ed. published by Nature Publishing Group, 2001.
  8. ^ Stars of Higher Multiplicity, David S. Evans, Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society 9 (1968), 388–400.
  9. ^ Dynamics of multiple stars: observations 互联网档案馆存檔,存档日期2006-09-19., A. Tokovinin, in "Massive Stars in Interacting Binaries", August 16–20, 2004, Quebec (ASP Conf. Ser., in print).
  10. ^ 10.0 10.1 Statistics of multiple stars: some clues to formation mechanisms, A. Tokovinin, in the proceedings of IAU Symposium 200, The Formation of Binary Stars, Potsdam, Germany, April 10–15, 2000. Bibcode 2001IAUS..200...84T.
  11. ^ Statistics of multiple stars, A. Tokovinin, in The Environment and Evolution of Double and Multiple Stars, Proceedings of IAU Colloquium 191, held 3-7 February, 2002 in Merida, Yucatan, Mexico, edited by Christine Allen and Colin Scarfe, Revista Mexicana de Astronomía y Astrofísica(Serie de Conferencias)21 (August 2004), pp. 7–14.
  12. ^ 12.0 12.1 Castor A and Castor B resolved in a simultaneous Chandra and XMM-Newton observation, B. Stelzer and V. Burwitz, Astronomy and Astrophysics 402 (May 2003), pp. 719–728.
  13. ^ 13.0 13.1 ADS 9731: A new sextuple system, A. A. Tokovinin, N. I. Shatskii, and A. K. Magnitskii, Astronomy Letters, 24, #6 (November 1998), pp. 795–801.
  14. ^ Are Proxima and α Centauri Gravitationally Bound?, Jeremy G. Wertheimer, Gregory Laughlin, Astronomical Journal 132, #5 (November 2006), pp. 1995–1997.
  15. ^ 4 Centauri 互联网档案馆存檔,存档日期2011-06-15., entry in the Multiple Star Catalog.
  16. ^ The Binary Stars, R. G. Aitken, New York: Semi-Centennial Publications of the University of California, 1918.
  17. ^ Vol. 1, part 1, p. 422, Almagestum Novum, Giovanni Battista Riccioli, Bononiae: Ex typographia haeredis Victorij Benatij, 1651.
  18. ^ A New View of Mizar, Leos Ondra, accessed on line May 26, 2007.
  19. ^ Nu Scorpii 互联网档案馆存檔,存档日期2014-04-28., entry in the Multiple Star Catalog.

外部連結[编辑]

参见[编辑]