When Two Stars Orbit Together

Sinds ons zonnestelsel heeft een single ster in het hart is het logisch om aan te nemen dat alle sterren onafhankelijk van elkaar vormen en alleen door de melkweg reizen. Het blijkt echter dat ongeveer een derde (of mogelijk zelfs meer) van alle sterren die in ons sterrenstelsel (en in andere sterrenstelsels) worden geboren, in meersterrensystemen voorkomt. Er kunnen twee sterren zijn (een binair genoemd), drie sterren of zelfs meer.

Binaries (twee sterren die rond een gemeenschappelijk massamiddelpunt draaien) komen veel voor in de lucht. De grootste van de twee sterren in zo'n systeem wordt de primaire ster genoemd, terwijl de kleinere de metgezel of secundaire ster is. Een van de bekendste binaire bestanden aan de hemel is de heldere ster Sirius, die een erg zwakke metgezel heeft. Een andere favoriet is Albireo, onderdeel van het sterrenbeeld Cygnus, de zwaan. Beide zijn gemakkelijk te herkennen, maar er is een telescoop of verrekijker voor nodig om de componenten van elk binair systeem te zien.

De voorwaarde dubbelster systeem mag niet worden verward met de term dubbele ster. Dergelijke systemen worden meestal gedefinieerd als twee sterren die met elkaar in wisselwerking lijken te staan, maar eigenlijk ver van elkaar verwijderd zijn en geen fysieke verbinding hebben. Het kan verwarrend zijn om ze van elkaar te onderscheiden, vooral op afstand.

Het kan ook vrij moeilijk zijn om de individuele sterren van een binair systeem te identificeren, omdat een of beide sterren niet-optisch (met andere woorden, niet bijzonder helder in zichtbaar licht). Wanneer dergelijke systemen worden gevonden, vallen ze meestal in een van de vier volgende categorieën.

Zoals de naam al doet vermoeden, zijn visuele binaries systemen waarin de sterren individueel kunnen worden geïdentificeerd. Interessant is dat om dit te doen, de sterren "niet te helder" moeten zijn. (De afstand tot de objecten is natuurlijk ook een bepalende factor als ze afzonderlijk worden opgelost of niet.) Als een van de sterren een hoge helderheid heeft, zal de helderheid het zicht op de metgezel. Dat maakt het moeilijk te zien. Visuele binaire bestanden worden gedetecteerd met telescopen of soms met een verrekijker.

In veel gevallen kunnen andere binaire bestanden, zoals hieronder vermeld, worden vastgesteld als visuele binaire bestanden wanneer ze worden waargenomen met krachtig genoeg instrumenten. Dus de lijst met systemen in deze klasse groeit voortdurend naarmate er meer waarnemingen worden gedaan met krachtigere telescopen.

Spectroscopie is een krachtig hulpmiddel in de astronomie. Het stelt astronomen in staat om verschillende eigenschappen van sterren te bepalen door hun licht tot in de kleinste details te bestuderen. In het geval van binaire bestanden kan spectroscopie echter ook onthullen dat een sterrenstelsel in feite uit twee of meer sterren kan bestaan.

Hoe werkt dit? Als twee sterren om elkaar heen draaien, zullen ze soms naar ons toe bewegen en weg van ons bij anderen. Dit zal hun veroorzaken licht zijn blauwverschoven vervolgens roodverschoven herhaaldelijk. Door de frequentie van deze verschuivingen te meten, kunnen we informatie over hun verschuivingen berekenen baanparameters.

Omdat spectroscopische binaire bestanden vaak erg dicht bij elkaar staan ​​(zo dichtbij dat zelfs een goede telescoop ze niet uit elkaar kan "splitsen"), zijn het zelden ook visuele binaire bestanden. In de vreemde gevallen dat ze zijn, zijn deze systemen meestal erg dicht bij de aarde en hebben ze zeer lange periodes (hoe verder ze van elkaar verwijderd zijn, hoe langer het duurt voordat ze rond hun gemeenschappelijke as draaien). De nabijheid en lange periodes maken de partners van elk systeem gemakkelijker te herkennen.

Astrometrische binaries zijn sterren die onder invloed van een onzichtbare zwaartekracht in een baan lijken te zijn. Vaak is de tweede ster een erg zwakke bron van elektromagnetische straling, ofwel een kleine bruine dwerg of misschien een heel oude neutronenster die onder de doodslijn naar beneden is gedraaid.

Informatie over de "ontbrekende ster" kan worden achterhaald door de orbitale kenmerken van de optische ster te meten. De methodologie voor het vinden van astrometrische binaire bestanden wordt ook gebruikt om exoplaneten te vinden (planeten buiten ons zonnestelsel) door te zoeken naar "wiebelt" in een ster. Op basis van deze beweging kunnen de massa's en baanafstanden van de planeten worden bepaald.

Bij het verduisteren van binaire systemen ligt het orbitale vlak van de sterren direct in onze gezichtslijn. Daarom passeren de sterren voor elkaar terwijl ze in een baan om de aarde draaien. Wanneer de dimmerster voor de helderdere ster langsgaat, is er een aanzienlijke "dip" in de waargenomen helderheid van het systeem. Dan wanneer de dimmer ster beweegt achter de andere is er een kleinere, maar nog steeds meetbare dip in helderheid.

Op basis van de tijdschaal en magnitudes van deze dalingen kunnen de orbitale kenmerken en informatie over de relatieve afmetingen en massa's van de sterren worden bepaald.

Verduisterende binaire bestanden kunnen ook goede kandidaten zijn voor spectroscopische binaire bestanden, maar zoals die systemen worden ze zelden of nooit gevonden als visuele binaire systemen.

Dubbelsterren kunnen astronomen veel leren over hun individuele systemen. Ze kunnen ook aanwijzingen geven over hun vorming en de omstandigheden waaronder ze zijn geboren, omdat er genoeg materiaal in de geboortenevel moest zijn om beide te vormen en elkaar niet te verstoren. Bovendien waren er waarschijnlijk geen grote "broers en zussen" -sterren in de buurt, omdat die het materiaal dat nodig was voor de vorming van de binaire bestanden zouden hebben "opgegeten". De wetenschap van binaries is nog steeds een zeer actief onderwerp in het astronomieonderzoek.

Bewerkt en bijgewerkt door Carolyn Collins Petersen.