اسأل Jyotiraditya: - ثنائي النجوم

في علم الفلك ، النظام الثنائي هو النظام الذي يتكون من نجمتين مرتبطتين بالجاذبية. يلتزم النجمان بقوانين حركة كبلر ويدوران حول مركزهما المشترك في المدارات الإهليلجية أو الدائرية. تظهر بعض النظم النسبية ، مثل النجوم النابضة الثنائية ، سلوكًا لا يمكن تفسيره إلا باستخدام نظرية النسبية العامة لآينشتاين.

كانت ملاحظات الفلكي حول الثنائيات محورية في فهمنا لجماهير النجوم. أكثر من أربعة أخماس نقاط الضوء الوحيدة التي نلاحظها في سماء الليل هي في الواقع نجمان أو أكثر يدوران معًا. الأكثر شيوعًا بين أنظمة النجوم المتعددة هي النجوم الثنائية ، أنظمة النجوم اثنين فقط معًا. تأتي هذه الأزواج في مجموعة من التكوينات التي تساعد العلماء على تصنيف النجوم ، ويمكن أن يكون لها تأثيرات على تطور الحياة. حتى أن بعض الناس يعتقدون أن الشمس جزء من نظام ثنائي.

أنواع

النجوم الثنائية هما نجمتان تدوران حول مركز مشترك للكتلة. يتم تصنيف النجم الأكثر إشراقًا رسميًا باعتباره النجم الأساسي ، في حين أن باهتة الاثنين هي الثانوية (المصنفة كـ A و B على التوالي). في الحالات التي تكون فيها النجوم متساوية السطوع ، يتم احترام التسمية التي قدمها المكتشف.

يمكن تصنيف الأزواج الثنائية بناءً على مدارها.

الثنائيات العريضة هي نجوم لها مدارات تبقيها منتشرة عن بعضها البعض. تتطور هذه النجوم بشكل منفصل ، مع تأثير ضئيل للغاية من رفاقهم. ربما احتوت مرة واحدة على نجمة ثالثة ، والتي تمهيد رفيق بعيد إلى الخارج في حين تم إخراجهم في نهاية المطاف أنفسهم.

ثنائيات قريبة ، من ناحية أخرى ، تتطور في مكان قريب ، قادرة على نقل كتلتها من واحدة إلى أخرى. تستهلك الانتخابات التمهيدية لبعض الثنائيات المقربة المواد من رفيقها ، وتمارس في بعض الأحيان قوة الجاذبية قوية بما يكفي لسحب النجم الأصغر بالكامل. يمكن تصنيف الأزواج أيضًا استنادًا إلى طريقة ملاحظةها ، وهو نظام يحتوي على فئات متداخلة

تعتبر الثنائيات المرئية نجمتين بفصل عريض بما فيه الكفاية بحيث يمكن مشاهدتهما من خلال تلسكوب أو حتى مع زوج من المنظار. خمسة إلى 10 بالمائة من النجوم المرئية هي ثنائيات مرئية.

الثنائيات الطيفية تظهر قريبة حتى عند عرضها من خلال التلسكوب. يجب على العلماء قياس الأطوال الموجية للضوء المنبعث من النجوم وتحديد طبيعتها الثنائية بناءً على ميزات تلك القياسات.

الثنائيات الكسوف هما نجمان في مداراتهما بزاوية بحيث يمر أحدهما من الأرض أمام الآخر مسبباً كسوفًا. تعتمد هذه الميزة على خط الرؤية بدلاً من أي ميزة معينة للزوج.

الثنائيات الفلكية هي النجوم التي يبدو أنها ترقص حول مساحة فارغة. وهذا يعني ، لا يمكن تحديد أصحابها ولكن استنتاج فقط. قد يكون هذا الرفيق قاتماً للغاية بحيث لا يمكن رؤيته ، أو قد يكون مخفيًا في مرأى ومسمع من النجم الأساسي.

النجوم المشار إليها بالنجوم المزدوجة هما نجمان يظهران بالقرب من بعضهما البعض في السماء بصريًا ، لكنهما ليسا بالضرورة قريبين من بعضهما البعض في الفضاء.

الاكتشاف والتطور

أول النجوم الثنائية التي شوهدت كانت ثنائيات مرئية. في عام 1617 ، بناء على طلب من زميله في العلوم ، قلب غاليليو غاليلي تلسكوبه باتجاه النجم الثاني من نهاية مقبض الدب الأكبر ، واكتشف أن نجمًا واحدًا بدا عليه نجمان ؛ في النهاية تبين أن ستة. في عام 1802 ، استخدم السير وليام هيرشل ، الذي قام بتجميع حوالي 700 زوج من النجوم ، مصطلح "ثنائي" في إشارة إلى هذه النجوم المزدوجة.

تتنقل النجوم حول المجرة ، وأحيانًا تلتقط نجمة هائلة نجمة عابرة ، مما يخلق زوجًا ثنائيًا جديدًا. لكن هذا حدث نادر. والأكثر شيوعًا هو أن مظروف الغاز والغبار ينهار على نفسه ليشكل نجمًا ويشكل نجمين أو أكثر بدلاً من ذلك. تتطور هذه النجوم معًا ، ولكن ليس بالضرورة أن تكون متطابقة.

كيف يتطور زوج من النجوم يعتمد على بعدهما عن بعضهما البعض. الثنائيات العريضة لها تأثير ضئيل للغاية على بعضها البعض ، وبالتالي فإنها تتطور كثيرًا مثل النجوم الفردية. ومع ذلك ، تؤثر الثنائيات المقربة على تطور بعضها البعض ، حيث تؤدي عمليات النقل الجماعي إلى تغيير تكوين النجوم. إذا انفجر نجم واحد في نظام ثنائي قريب في سوبر نوفا أو ألقى طبقاته الخارجية وشكل نجمًا نابضًا ، غالبًا ما يتم تدمير المرافق. إذا نجا ، فإنه يستمر في مدار الجسم المشكل حديثًا ، وربما ينقل المزيد من مواده.

توفر أنظمة النجوم الثنائية أفضل وسيلة للعلماء لتحديد كتلة النجم. وبينما يشد الزوجان على بعضهما البعض ، يمكن لعلماء الفلك حساب الحجم ، ومن هناك تحديد خصائص مثل درجة الحرارة ونصف القطر. تساعد هذه العوامل في تمييز النجوم المتسلسلة الرئيسية في الكون.

يمكن للنجوم في أنظمة متعددة أن يكون لها تأثير مباشر على الحياة. تم بالفعل العثور على مجموعة من الكواكب تدور حول عدة نجوم. يمكن أن يؤثر مدار هذه النجوم على تطور الحياة ، والذي يحتاج إلى نظام مستقر نسبيًا لتطوره. على الرغم من أن الأنظمة الثنائية والمتعددة تبدو شاقة في البداية ، نظرًا لأن نجمًا واحدًا أو أكثر يتحرك باستمرار عن بُعد بعيدًا عن الكواكب ويغير الكمية من الضوء والحرارة والإشعاع التي يتلقونها ، يمكن أن تنتج أنظمة مثل الثنائيات الواسعة أو الثنائيات القريبة ظروفًا يمكن أن تتطور فيها الحياة في النهاية.

"بينما تحتوي الأنظمة الثنائية بالتأكيد على منطقة صالحة للسكن ، حيث يمكن أن توجد مياه سائلة على سطح الكوكب ، فقد تجد صعوبة في الحصول على موطئ قدم. إن الدوران حول نجمتين في وقت واحد ، كما يفعل صديقنا كيبلر -47 سي ، يجعل الحياة بيضاوية الشكل ، ويخرج الكوكب من المنطقة أحيانًا. وكتب يقول: "الحياة لا تتفضل بلطف شديد التجمد".

"تدور حول نجم واحد فقط في نظام ثنائي؟ حسنًا ، في بعض الأحيان يكون لديك نجمان في سماءك في وقت واحد ، مما قد يكون لعبة ممتعة للغاية. وأحيانًا يكون لديك نجم على كل وجه من الكوكب ، يدمر الليل. ولا تنس الجرعات المزدوجة من الأشعة فوق البنفسجية والتوهجات الشمسية. مع هذا النوع من عدم الاستقرار واللاطيقية والإشعاعية ، من الصعب تخيل تطور الحياة المعقدة مع نوع من الانتظام الذي تحتاجه. "

أقرب نظام للنجوم إلى الأرض - Alpha Centauri - يتضمن زوجًا ثنائيًا من النجوم ، Alpha Centauri A و Alpha Centauri B. أما النجمة الثالثة ، Proxima Centauri ، فتقع على بعد خمس السنة الضوئية تقريبًا (ما يقرب من 13000 من مسافات الشمس-الأرض يناقش بعض علماء الفلك ما إذا كان يجب اعتبار Proxima Centauri جزءًا من نفس النظام.) بينما لم يتم العثور على نجوم في المنطقة الصالحة للسكن في الجزء الثنائي للنجم من Alpha Centauri ، تم الإعلان عن كوكب Proxima Centauri b في عام 2016 في المنطقة الصالحة للسكن في نجمها. ومع ذلك ، فإن العلماء منقسمون حول ما إذا كان نجم قزم أحمر مثل Proxima Centauri لديه ما يكفي من "الطقس الفضائي" لمنع الإشعاع أو ارتفاع الحرارة يقلل من فرصة للحياة على كوكب قريب.

هل الشمس نجم ثنائي؟

في الثمانينيات ، اقترح العلماء وجود Nemesis ، النجمة الثانية - إما قزم بني أو قزم أحمر خافت أو قزم أبيض - في نظام الشمس كسبب وراء انقراض الكتلة الدوري الذي حدث في تاريخ الأرض ، وهو ما يشير إليه بعض علماء الحفريات حدث في دورات 26 مليون سنة ، على الرغم من أن الطبيعة الدورية قيد المناقشة.

في عام 2010 ، بدأ مستكشف الأشعة تحت الحمراء واسعة النطاق التابع لناسا (WISE) البحث عن الأقزام البنية ، على الرغم من أنه لا يبحث بشكل خاص عن واحد في المجموعة الشمسية. ولكن في حالة وجود مرافق ، يجب على WISE تحويله. لم تبد أي من وايز ولا مسحتي ميكرون أول سكاي علامات على وجود رفيق لها ، وفي كتاب "اسأل أخصائي في علم الأحياء" التابع لوكالة ناسا ، صرح ديفيد موريسون ، كبير علماء الأحياء في علم الفلك ، بأن مثل هذا الجسم كان من الممكن اكتشافه بوضوح بواسطة هذه المقاريب الحساسة.

في عام 2017 ، أظهرت دراسة أن كل نجم مثل الشمس من المحتمل أن يكون لديه رفيق عند ولادته. فحص مسح باستخدام مجموعة كبيرة جدا في نيو مكسيكو وتلسكوب جيمس كليرك ماكسويل في هاواي عشرات الأنظمة ووجد أن الأصغر سنا لديها عموما فصل واسع ، والأنظمة الأقدم لديها فصل ضيق.

اقترح النمذجة أن معظم النجوم سوف تتشكل مع المسافة بينها ، ومن ثم إما أن تقترب أكثر من بعضها البعض أو تنفصل ، تكسر روابط الجاذبية. في حالة الشمس ، لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت الأبرز موجودة. إذا حدث ذلك ، فمن المحتمل أن يكون شقيق الشمس قد ابتعد منذ مليارات السنين.

يقترح بعض العلماء أن هناك أدلة على وجود عدو. تشمل الأدلة التي يستشهدون بها المدار البعيد لكوكب قزم سيدنا ، والحافة المحددة جيدًا لحزام كويبر (قرص الحطام في نظامنا الشمسي) ، ومدارات الكائنات في سحابة أورت (الصخور الجليدية وراء مدار بلوتو).

بشكل منفصل ، هناك فرق بحث تتبع مسار كوكب جليدي عملاق يدعى "الكوكب التاسع" على حافة نظامنا الشمسي. في عام 2016 ، ذكر كونستانتين باتيجين ومايك براون (كلا الباحثين في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا) أن الكوكب تسعة قد يغير مدارات الأجسام في حزام كويبر

Jyotiraditya