密近双星是天文学名词。凡一
子星影响另一子星演化的
物理双星都可称为密近双星。实际上,人们常把
分光双星和测光双星(后者包括
交食双星)统称为密近双星。肉眼可见的
五车二﹑
角宿一﹑大陵五﹑渐台二都是密近双星。
简介
在浩瀚的宇宙中,恒星是一个庞大的家族。在这一庞大的群体中,超过一半的恒星是双星,还有一部分是三合星。这其中密近双星是最受关注的一类,因为它们表现出非常活跃的物理现象。
具体来说有很强的 H和Ca II 的 H 和K 谱线发射、X射线发射、色球活动、大面积的黑子活动、星风损失、耀斑、以及轨道周期变化。此外根据是否充满洛希瓣,还可以将双星分为分离双星、半相接双星和相接双星三类。
研究价值
密近双星是恒星世界中普遍存在的一种天体,有的可以提供可靠的物理参量;有的可以提供重要的恒星演化线索;有的可以通过两子星相互作用的各种表现,为研究恒星高低层大气结构p恒星内部密度分布﹑星周物质的特性﹑星风﹑
吸积过程﹑
质量交流等提供良好的机会。
密近双星中出现的
脉动变星﹑
爆发变星﹑
X射线源﹑射电源﹑
白矮星﹑
中子星(
脉冲星)﹑B型发射星﹑A型特殊星﹑巨星﹑
超巨星等,可为研究这类天体提供有利条件;聚星﹑星协﹑星团﹑
行星状星云和
河外星系中出现的密近双星,可以和这些天体系统的研究联系起来。
中子星、白矮星内部结构图:
分类
1.密近双星的分类常常采用基于洛希几何的分类方法。1955年,科帕尔根据子星的体积是否充满洛溪瓣(Roche lobe),将双星分为三类:
(1)分离双星(detached binary):两子星的均未充满洛希瓣(体积小于相应的洛希临界体积);
(2)半接双星(semi-detached binary):两子星其中一颗子星充满洛希瓣;
(3)相接双星(contact binary):两子星均充满洛希瓣。
2.密近双星根据观测方法的不同可以分为食双星和分光双星。食双星是由于子星相互掩食,其总视亮度发生周期性的变化,适合测光观测。特别是当食双星的轨道倾角(轨道面法线同观测者视线方向夹角)接近90度时,会产生较大的食深和全食(平台食)特征,有利于对食双星的各个参数进行准确的测定。根据光变曲线(light curve,或LC)形状类型,食双星可以分为大陵型(Algol型,符号EA)、渐台型(天琴β型,符号EB)和大熊W型(W UMa型,符号EW),它们的特征如下:EA型,光变曲线能明显的区分食外和食,食外部分变化较为平缓或无变化,食的部分变化较陡;EB型,光变曲线连续变化,主次食的深度相差很大;EW型,光变曲线连续变化,并且主次食的深度几乎一样。以上分类有时并没有明显的界限。
观测方法
观测方式
对密近双星的观察手段包括红外光,可见光,紫外光度辐射及光谱,和射电及X射线的辐射。要研究一颗密近双星,最理想的方式是由射电的波长一直到X射线的波长都能观测到。
观测数据的处理和分析方法
双星的相互绕转产生交食现象和视向速度的变化,因此我们可以利用测光和分光两种方法对密近双星进行测量和分析。通过这两种方法不仅可以求得密近双星的轨道参量,如轨道倾角,子星间距等,还可以求得两子星的绝对参量如质量,半径等等。这些参量是我们分析密近双星性质的基础。
研究历史
信息介绍
密近双星中一子星充满其临等面时,它的物质应大规模地流向另一子星(如后者未充满其临等面),发生质量转移(更广义地说,叫质量交流),这对于密近双星的演化发生巨大影响。
组成渐台二的两颗亮星互相迅速地绕转,每12.9天绕转一周。并有强大的物质流不断地从主星中抛出。这些被抛出的物质,有的可能跑到
伴星附近形成恒星周围的物质。有的可能后来脱离整个
双星系统而飞人
星际空间。
历史背景
德意志联邦共和国的基彭哈恩与魏格特,波兰的帕琴斯基,
捷克斯洛伐克的普拉维茨等在六十年代后期对密近双星的质量交流演化作了开创性的理论研究。如果两颗主序星组成的不相接双星中的一颗子星质量较大,则当这一子星演化到充满其临等面时(即开始作质量转移时),就会至少出现下腥?智榭雯s它的中心氢仍在起核反应;或者其中心氢已“燃烧”完而中心氦尚未开始“燃烧”;或中心氦已“燃烧”完而碳尚未开始“燃烧”。这三种情况分别称为密近双星质量交流演化的甲种情况﹑乙种情况和丙种情况。
从这些基本概念出发,天文学家在七十年代对多种形式的密近双星作了大量的理论计算。例如,在解释大陵五型蚀双星的“演化怪象”(即质量较小的子星看来演化得反而更快),解释“谜星”渐台二的基本参量,解释某些B型发射星双星,模拟某些
X射线双星和
射电脉冲星双星的演化史等工作中,都取得了令人鼓舞的成绩。不过,为了更好地说明实测现象,需要打破早先理论工作中的一系列简化假设的限制,例如计及子星的非球状﹑轨道的偏心率﹑总质量和总角动量的不守恒,计及星风和辐射压﹑自转和磁场﹑子星发生
超新星爆发时的不对称性等等。密近双星演化的研究显然是一项艰巨而富有意义的工作。
理论方面
理论方面的重要任务是用密近双星的质量交流和质量流失的概念来解释某些食双星的变光周期的变化,解释某些蚀双星的
气环的形成和变化以及许多包含
矮新星﹑
再发新星﹑
新星的密近双星的爆发和
射电双星现象等等。不少人已经不用质点力学而用流体力学的方法来处理密近双星中的物质交流问题。吸积盘的物理问题受到很多人的重视,应用来研究爆发双星和X射线双星进展很大。因引力波而改变密近双星轨道周期的问题也已开始研究。
1978年,J.H.泰勒报告射电脉冲星双星PSR1913+16轨道周期缩短的观测值同引力波使轨道周期缩短的理论值非常符合,许多人认为这是第一次找到了引力波存在的实测证据。近年来对以大熊座 W为代表的相接双星的力学和物理问题的研讨也很热烈。某些密近双星(如天鹅座X-1)中可能存在“黑洞”的问题,密近双星和太阳活动﹑恒星活动的关系,两子星星风的相互作用等,早已或正在引起天文学家的重视和研究。
实测方面
七十年代在密近双星实测研究方面进展很快。例如发现了
X射线双星﹑X射线
脉冲星双星(包括河外的)﹑射电双星﹑射电脉冲星双星﹑光学脉冲星双星和看来并不包含
致密天体(如
白矮星﹑
中子星﹑黑洞)的X射线双星(如五车二﹑大陵五﹑猎犬座RS等);确认在一定波段上视流量最强的稳定X射线源
天蝎座X-1是
分光双星;否定蚀双星V78是
球状星团半人马座ω 的成员(使极端星族Ⅱ中有否双星的问题被重新提出);发现一批
猎犬座RS型射电兼X射线双星;发现与
大熊座W型迥然不同的早型大质量﹑高光度新型相接双星(如包含一对
蓝巨星(
超巨星)的
天鹅座V729);测出经典的
单谱分光双星中另一子星的谱线,确定这些双星是双谱双星;用偏振法求密近双星的轨道倾角;等等。
参考书目
H.C.Thomas,Consequences of mass transfer in close binary systems,Annual Review of Astronomy and Astrophysics, Vol.15,p.127 ,Annual Reviews Inc.,Palo Alto,1977.
J.Sahade and F.Wood,Interacting Binary Stars,Pergamon Press,Oxford,1978.
Z. Kopal ,Dynamics of Close Binary Systems,D.Reidel Pub Cou.,Dordrecht,Holland,1978.