Rozpraszanie pływowe sprawia, że układ podwójny ma kołową orbitę

Jak powstają układy podwójne na orbitach kołowych, szczególnie w przypadku par gwiazd typu słonecznego? Korzystając z modeli gwiazdowych, naukowcy przybliżają nas do zrozumienia, w jaki sposób utrata energii w układzie prowadzi do kołowych orbit.

Wizja artystyczna układu podwójnego gwiazd.
Źródło: Lynette Cook/extrasolar.spaceart.org.

Dobre rzeczy przychodzą w parach
Kiedy patrzysz w nocne niebo, możesz widzieć tylko kilka pojedynczych świecących punktów, ale szacuje się, że aż 85% wszystkich gwiazd to układy wielokrotne – podwójne, potrójne, a nawet poczwórne. Około 50% gwiazd takich jak nasze Słońce w rzeczywistości występuje w parach. Układy podwójne zaobserwowano w różnych kształtach i rozmiarach, od posiadających bardzo eliptyczne orbity, gdzie okres orbitalny wynosi nawet kilka lat, do bardzo bliskich układów podwójnych o kołowych orbitach, których okres orbitalny wynosi kilka dni. Orbity kołowe mogą być wywołane szeregiem mechanizmów fizycznych z czasem stopniowo zmniejszających mimośrodowość układu podwójnego, ale wciąż nie wiemy w pełni, które z nich działają i w jaki sposób. Adrian Barker (Uniwersytet w Leeds) przyjrzał się układom podwójnym typu słonecznego o orbitach kołowych, aby pomóc w rozwiązaniu tej zagadki.

Wywołanie fal na polu ewolucji układów podwójnych
Jednym z możliwych sposobów, w jaki orbity gwiazd podwójnych mogą z czasem stać się kołowe, jest dyssypacja pływowa: utrata energii w układzie podwójnym spowodowana grawitacyjnym zniekształceniem gwiazd w nim uczestniczących. Barker przetestował tę teorię, modelując gwiazdy typu słonecznego i gwiazdy o niskiej masie w układach podwójnych za pomocą kodu ewolucji gwiazd Modules for Experiments in Stellar Astrophysics (MESA). Dla modelowania układów podwójnych Barker zbadał strefy konwekcji gwiazd i opracował rozproszenie pływowe wywołane falami inercyjnymi – oscylacjami zachodzącymi wewnątrz gwiazd – w układach. Zbadał też takie zależności, jak to, jak promień gwiazdy zmienia się wraz z wiekiem i jak okres cyrkulacji (maksymalny okres orbitalny, w którym orbity podwójne są idealnie okrągłe) zmienia się w czasie.

Wcześniejsze prace teoretyczne na ten temat wykazały, że rozproszenie fal inercyjnych w układach podwójnych może pomóc w zaokrągleniu orbit podwójnych, ale nie było ono na tyle silne, by tłumaczyć pełną kołowość orbit układów podwójnych ciągu głównego gwiazd typu słonecznego. Podczas gdy inne badania poszukiwały innych mechanizmów wyjaśniających ten proces, niniejsze opracowanie stwierdza, że rozpraszanie pływowe spowodowane falami inercyjnymi jest wystarczające do wyjaśnienia kołowych orbit układów podwójnych i synchronizacji spinów gwiazd. Barker odkrył również, że maksymalny okres, w którym orbita staje się kołowa w wyniku tego mechanizmu, rośnie wraz z wiekiem układu podwójnego, co jest zgodne z obserwacjami układów podwójnych ciągu głównego.

Chociaż badanie to koncentrowało się na bardzo uproszczonym modelu i obejmowało obliczenia weryfikacyjne, autor ma nadzieję, że inne badania przyjrzą się bardziej szczegółowo rozproszeniu pływowemu za pomocą bardziej wyrafinowanych obliczeń, skupiając się jednocześnie na dynamicznej ewolucji populacji gwiazd.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Czarna dziura wyrzuca gwiezdne szczątki

Astronomowie potwierdzają istnienie kosmicznej super-pustki, która podważa nasze rozumienie ciemnej energii

Astronomowie są świadkami, jak umierająca gwiazda osiąga swój koniec