20.8 Спектрально-двойные звёзды.

В спектрах некоторых звёзд наблюдаются периодическое раздвоение или колебание положения спектральных линий. Если эти звёзды являются затменными переменными, то колебания линий происходят с тем же периодом, что и изменение блеска. При этом в моменты соединений, когда обе звезды движутся перпендикулярно лучу зрения, отклонение спектральных линий от среднего положения равно 0. Если наблюдаемый спектр принадлежит только одной звезде, то вместо раздвоения линий наблюдается их смещение то в красную, то в синюю область спектра. Зависимость от времени лучевой скорости, определённой по смещениям линий, называется кривой лучевых скоростей.

В настоящее время известно около 2500 звёзд, двойственная природа которых установлена только на основании спектральных наблюдений. Для 750 из них получены кривые лучевых скоростей, позволяющие найти периоды обращения и форму орбиты.

20.9 Невидимые спутники звёзд и проблема выявления планетных систем.

Согласно современным теориям о происхождении планет, они должны формироваться вместе со звёздами. Большинство звёзд в процессе образования должны приобретать несколько планет.

Увидеть в телескоп планеты даже у ближайших звёзд невозможно. Поэтому приходится использовать косвенные методы.

1. Если мы находимся в плоскости планетной системы звезды, то можно наблюдать, как звезда частично затмевается планетой. При прохождении поанеты типа Юпитера по диску звезды блеск изменяется на 0,01 зв. вел. Эти изменения можно измерить современными электрофотометрами. Но если плоскость орбиты планеты ориентирована произвольно, то изменения блеска звезды не будет.

2. Другой способ состоит в том, чтобы наблюдать малые возмущения в положении звезды, обязанные гравитационному притяжению достаточно массивной планеты. Движение звезды носило бы волновой характер. Рассчёты О. Струве показали, что отклонение собственного движения от прямолинейного не превышает 0,0005” в год, т.е. находится за пределами точности телескопов.

3. Спектроскопический метод позволяет выявлять периодические колебания составляющей скорости звезды по лучу зрения. Будут такие промежутки времени, когда орбитальная скорость будет направлена по лучу зрения к нам и от нас. Период колебания лучевых скоростей будет равен периоду обращения планеты. Такие ничтожно малые изменения длины волны измерить невозможно.

Все эти эффекты очень малы и находятся на пределе возможностей лучших инструментов. Ситуацию можно изменить при наблюдениях на орбитальном телескопе.

Запущенный в 1983 году инфракрасный телескоп ИКАС получил данные о существовании около 10 планетных систем, находящихся в стадии образования, удалённых от Солнца на расстояние до 100 св. лет.

Было обнаружено излучение, исходящее от Веги, но в 10 раз большее ожидаемого. При этом анализ инфракрасного излучения показал, что оно приходит от кольца пылевых частиц, вращающихся вокруг главной звезды.

Расстояние от кольца до центра равно 85 а.е., а масса кольца = 300 масс Земли.

Этим же телескопом была обнаружена пыль в туманности Ориона, из которой, возможно, формируются планеты.

Наблюдения с орбитального телескопа можно проводить и в видимых лучах. Такая планета как Юпитер, находящаяся на расстоянии 10 пс. будет видна как звезда 24 величины. Такой объект можно обнаружить на орбитальном телескопе.

Исследования звезды Барнарда ван де Кампом показали, что возле неё находится невидимый спутник малой массы. Звезда Барнарда - расположена на расстоянии 1,8 пс. от нас и движется очень быстро. Изучение траектории её движения позволило обнаружить волнообразный характер движения звезды. Период колебаний собственного движения равен 24 годам. Спутник расположен на расстоянии 4,4 а.е. Масса спутника в 1,5 раза больше массы Юпитера.

По современным статистическим подсчётам около 10% всех звёзд типа Солнца имеют планетные системы.

В последние годы было проведено несколько исследований на космическом телесскопе им. Э. Хаббла, обнаруживших планеты возле ближайших звёзд.

1. Деформированный диск звезды  Pictoris свидетельствует о наличии возле неё планеты. (Исследования января 1995 г.)

Это изображение Телескопа показывает внутреннюю область пылевого диска диаметром 350 млрд. Км. вокруг звезды  Pictoris. Диск - немного деформирован. Эта деформация может быть вызвана наличием планеты. Звезда находится на расстоянии 50 св. лет и немного горячее Солнца.

(Верхняя часть рисунка - видимое световое изображение диска. Он состоит из микроскопических ледяных и силикатных пылинок, светящихся отражённым светом звезды. Нижняя часть фальшиво раскрашена, чтобы подчеркнуть детали в дисковой структуре.)

2. Космический телескоп обнаружил много протопланетных дисков вокруг рождающихся звёзд в Туманности Ориона.

По материалам космического телескопа было изучено около 100 звёзд в Туманности Ориона и возле около 56 из них найдены протопланетные диски.

HST ясно разрешает молодую звезду в центре каждого пылевого диска. Измерена масса некоторых из дисков. Она достаточна, чтобы образовать планеты, подобные Земле и в несколько раз превышает земную. Диски имеют размеры от 2 до 8 размеров нашей Солнечной системы. Центральные красные звезды приблизительно составляет от 30 % до 150 % массы нашего Солнца.

Пылевые диски в Туманности Ориона возможно содержат те же самые материалы, из которых состоят планеты Солнечной системы - углерод, силикаты и др. Эти результаты позволяют сделать вывод, что существование планет - это общая закономерность и поднимают вероятность существования жизни вне Земли.

Единственая подтвержденная планетарная система до настоящего времени состоит из трех схожих с Землёй тел, обращающихся вокруг нейтронной звезды, находящейся на расстоянии 1 000 св. лет.

Звёзды в скоплении Ориона очень молодые - имеют меньше миллиона лет,

поэтому у планет не было достаточно времени для формирования.

Диски вокруг молодых звезд состоят из газа на 99 % и пыли на 1 %. Даже это маленькое количество пыли достаточно, чтобы делать диски непрозрачными и темными в видимом излучении.

Перед исследованием Hubble пылевые диски были обнаружены только вокруг четырех звезд:  Pictoris, Альфа Lyrae, Альфа Piscis Austrini, и Epsilon Eridani. Эти диски составляют часть массы дисков в Орионе и могли бы быть остаточным материалом процесса формирования планеты.

21 Переменные звёзды.