Kettőscsillagok. Molnár László



Hasonló dokumentumok
A változócsillagok. A pulzáló változók.

Asztrometria egy klasszikus tudományág újjászületése. ELFT Fizikus Vándorgyűlés, Szeged, augusztus 25.

Csillagok parallaxisa

Csillagfejlődés és változócsillagok

Csillagászati észlelés gyakorlat I. 2. óra: Távolságmérés

Pulzáló változócsillagok és megfigyelésük I.

Csillagászati megfigyelések

Pósfay Péter. ELTE, Wigner FK Témavezetők: Jakovác Antal, Barnaföldi Gergely G.

A FÖLD KÖRNYEZETE ÉS A NAPRENDSZER

A Föld helye a Világegyetemben. A Naprendszer

Egyszerű számítási módszer bolygók és kisbolygók oályáj ának meghatározására

Pulzáló változócsillagok és megfigyelésük I.

Képlet levezetése :F=m a = m Δv/Δt = ΔI/Δt

ŰRCSILLAGÁSZAT VÁLTOZÓCSILLAGOK A HST SZEMÉVEL. MSc kurzus Szegedi Tudományegyetem

Hogyan lehet meghatározni az égitestek távolságát?

A csillagképek története és látnivalói február 14. Bevezetés: Az alapvető égi mozgások

A csillag- és bolygórendszerek.

AZ IU AURIGAE FEDÉSI KETTŐSCSILLAG FOTOMETRIÁJA PHOTOMETRY OF THE ECLIPSING BINARY IU AURIGAE

Válasz Dr. Jurcsik Johanna opponens kérdéseire

Pulzáló változócsillagok és megfigyelésük I.

Mit nevezünk nehézségi erőnek?

BevCsil1 (Petrovay) A Föld alakja. Égbolt elfordul világtengely.

Csillagászati földrajz december 13. Kitekintés a Naprendszerből

Tömegvonzás, bolygómozgás

Mechanika. Kinematika

Az Univerzum szerkezete

Csillagászati Észlelési Gyakorlat 1. Császár Anna február. 22.

Exobolygók. Molnár László MTA CSFK

Szatmáry Károly Változócsillagok

Változócsillagok. Molnár László

Elfedett pulzációk vizsgálata a KIC fedési kettősrendszerben

Aktív magvú galaxisok és kvazárok

Földünk a világegyetemben

METRIKA. 2D sík, két közeli pont közötti távolság, Descartes-koordinátákkal felírva:

Mérések a piszkés tetői kis és közepes felbontású spektrográffal

Bolygómozgás. Számítógépes szimulációk fn1n4i11/1. Csabai István, Stéger József

Milyen színűek a csillagok?

Galaxishalmazok. Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék március 17.

Naprendszer mozgásai

TRIGONOMETRIKUS PARALLAXIS. Közeli objektum, hosszú bázisvonal nagyobb elmozdulás.

KONTAKT KETTÔSCSILLAGOK FIZIKAI PARAMÉTEREINEK MEGHATÁROZÁSA. (TDK dolgozat) Szeged, 2000

Gravitációshullám-asztrofizika egy új korszak kezdete

Gothard Jenő, a színképelemzés magyarországi úttörője

SZE, Fizika és Kémia Tsz. v 1.0

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása

Gnädig Péter: Golyók, labdák, korongok és pörgettyűk csalafinta mozgása április 16. Pörgettyűk különböző méretekben az atomoktól a csillagokig

A világegyetem szerkezete és fejlődése. Összeállította: Kiss László

Múltunk és jövőnk a Naprendszerben

1. Feladatok a dinamika tárgyköréből

Galaxisfelmérések: az Univerzum térképei. Bevezetés a csillagászatba május 12.

Egy mozgástani feladat

Periódikus mozgás, körmozgás, bolygók mozgása, Newton törvények

FIZIKA II. Dr. Rácz Ervin. egyetemi docens

Égi mechanika tesztkérdések. A hallgatók javaslatai 2008

Csillagászat. A csillagok születése, fejlődése. A világegyetem kialakulása 12/C. -Mészáros Erik -Polányi Kristóf

6. A FÖLD TENGELYKÖRÜLI FORGÁSA.

Fiatal lány vagy öregasszony?

Vezetők elektrosztatikus térben

Thomson-modell (puding-modell)

Optikai/infravörös interferometria Magyarországon!?

Precesszáló kompakt kettősök szekuláris dinamikája

Cs. Sükösd: Bericht über den XI. Leo-Szilárd-Wettbewerb in Kernphysik. Teil II. BÜCHER EREIGNISSE. I. Áenasi)

A csillagok kialakulása és fejlődése; a csillagok felépítése

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

Nemzetközi Csillagászati és Asztrofizikai Diákolimpia Szakkör Távcsövek és kozmológia Megoldások

A Mössbauer-effektus vizsgálata

TÖBB, MINT ÉGEN A CSILLAG 1. RÉSZ Exobolygók felfedezése

Antipin mérések III szeptember 2005 december. Kapcsolódó eredmények a Blazhko csillagok általános tulajdonságainak vizsgálatában

Gyakorlat 30B-14. a F L = e E + ( e)v B képlet, a gravitációs erőt a (2.1) G = m e g (2.2)

Ábragyűjtemény levelező hallgatók számára

A világtörvény keresése

Nemzetközi Csillagászati és Asztrofizikai Diákolimpia Szakkör Asztrofizika II. és Műszerismeret Megoldások

Rezonanciák extraszoláris bolygórendszerekben

Pálya : Az a vonal, amelyen a mozgó test végighalad. Út: A pályának az a része, amelyet adott idő alatt a mozgó tárgy megtesz.

SZAKDOLGOZAT Az extragalaktikus távolságlétra Takáts Katalin

Rezonanciák extraszoláris bolygórendszerekben

A test tömegének és sebességének szorzatát nevezzük impulzusnak, lendületnek, mozgásmennyiségnek.

Mérés: Millikan olajcsepp-kísérlete

Folytonos gravitációs hullámok keresése GPU-k segítségével

ERŐ-E A GRAVITÁCIÓ? 1

Aktív galaxismagok, szupermasszív fekete lyukak

3. Nevezetes ponthalmazok a síkban és a térben

KÖRMOZGÁS, REZGŐMOZGÁS, FORGÓMOZGÁS

Aktív galaxismagok, szupermasszív fekete lyukak

Kirchhoff 2. törvénye (huroktörvény) szerint az áramkörben levő elektromotoros erők. E i = U j (3.1)

Elméleti kérdések 11. osztály érettségire el ı készít ı csoport

ŰRCSILLAGÁSZAT ŰRFOTOMETRIA. MSc kurzus Szegedi Tudományegyetem

A csillagközi anyag. Interstellar medium (ISM) Bonyolult dinamika. turbulens áramlások MHD

Csillagászati Észlelési Gyakorlat 1. Császár Anna szeptember. 11.

Az alábbi fogalmak és törvények jelentését/értelmezését/matematikai alakját (megfelelő mélységben) ismerni kell: Newtoni mechanika

Exoholdak sugarának, tömegének és sűrűségének meghatározása fedési rendszerekben

DINAMIKA ALAPJAI. Tömeg és az erő

Hullámmozgás. Mechanikai hullámok A hang és jellemzői A fény hullámtermészete

Atomfizika. A hidrogén lámpa színképei. Elektronok H atom. Fényképlemez. emisszió H 2. gáz

MATEMATIKA HETI 5 ÓRA. IDŐPONT: Június 4.

Osztályozó, javító vizsga 9. évfolyam gimnázium. Írásbeli vizsgarész ELSŐ RÉSZ

Rezgés tesztek. 8. Egy rugó által létrehozott harmonikus rezgés esetén melyik állítás nem igaz?

Haladó mozgások A hely és a mozgás viszonylagos. A testek helyét, mozgását valamilyen vonatkoztatási ponthoz, vonatkoztatási rendszerhez képest adjuk

FOGALOMTÁR 9. évfolyam I. témakör A Föld és kozmikus környezete

Sugárzáson, és infravörös sugárzáson alapuló hőmérséklet mérés.

Átírás:

Kettőscsillagok Molnár László CSILLAGÁSZATI ALAPTANFOLYAM 2013

Mi a kettőscsillag? dinamikailag összetartozó rendszerek: közös tömegközéppont körül keringenek kialakulásuktól fogva együtt fejlődnek elnevezés: fényesebb: főkomponens, halványabb: kísérő A, B (A: fényesebb vagy nyugatabbra lévő) csillagok ~ 60 %-a kettős vagy többes rendszer tagja fizikai paraméterek egyszerűen meghatározhatóak

Mennyi a kettőscsillag? Csillagok kb. fele nem egyedülálló ~ 50 ± 10 % egyedül ~ 38 ± 10 % kettős ~ 8 ± 3 % hármas ~ 3 ± 1 % többes rendszerekben

Kettőscsillagok - történelem Mizar Arabok az éleslátást tesztelték vele 1617 Benedetto Costelli: Mizar B 1650 Riccioli is leírja 1803 William Herschel: bizonyíték fizikai kapcsolatra Alcor valójában két kettősből álló négyes rendszer Alcor is kettős Mizar A, B

Kettőscsillagok - történelem Mizar A: első spektroszkópiai kettős 1889, Antonia Maury, Edward Pickering Pontos periódust nem tudták megadni Nagyon excentrikus 1996, interferometria:

Kettőscsillagok - történelem Algol Fedési kettős 2,87 naponként ~10 órára Név jelentése: Gorgó/Medúza feje, démoncsillag Változásra utalhat 1783, John Goodricke: sötét társ fedése okozza Van egy távolabbi 3. komponens is nem fed Vizuális becslések

Kettőscsillagok - történelem Algol Fedési kettős 2,87 naponként ~10 órára Név jelentése: Gorgó/Medúza feje, démoncsillag Változásra utalhat 1783, John Goodricke: sötét társ fedése okozza Van egy távolabbi 3. komponens is nem fed

Osztályozás Nem mindig egyértelmű, átfedések vannak vizuális kettős: felbontható rendszerek (műszer és égbolt függő) optikai kettősök: nem kettősök, nincs fizikai kapcsolat csak egy irányban látszanak asztrometriai kettős: csillag sajátmozgása nem egyenletes

Osztályozás spektroszkópiai kettős színképvonalak periodikus elmozdulása feltétel: ne merőlegesen lássunk a pályasíkra egyvonalas (csak az egyik csillag vonalai), kétvonalas (két csillag vonalai, ellentétesen mozognak) spektrum kettős: két színkép összege

Osztályozás Fotometriai kettős / fedési kettős: fénygörbe alapján változócsillag típus is egyben pályasíkra nagyjából élből látunk rá EA: Algol típusú: jól kivehető kezdet és vég erősen excentrikus pálya

Osztályozás EB: β Lyr típusú: ellipszoidális kettős: kettős színuszgörbe EW: W UMa típusú: érintkező rendszer kis különbség fő és mellékminimum között leggyakoribb típus O-C kettős: legalább az egyik periodikus jelforrás, Doppler eltolódás következtében periódus modulálódik

Osztályozás fejlődési állapot szerint egy csillagközi gázfelhőből keletkeztek ugyanolyan kémiai összetétel, kezdeti tömeg különbözhetett csillagfejlődés erősen tömegfüggő, a paraméterek közötti különbségek a kor függvénye két fősorozat előtti 2 fősorozati főkomponens tágul főkomponens végállapotban van kísérő tágul kísérő végállapotban van kompakt kettősök: AM Canum Venaticorum típus: 2 fehér törpe kettős pulzár: két neutroncsillag röntgenkettősök: neutron csillag vagy fekete lyuk + fősorozati

Vizuális kettősök vizsgálata tömegmérés Kepler III. törvénye alapján: M 1+M2=a3/P2 merőleges pálya rálátás esetén távolság és keringési idő ismeretében M1+M2 meghatározható Zwiers féle grafikus eljárás M1 és M2 közvetlenül csak akkor határozható meg ha a tömegközéppontra vonatkoztatott ellipszis is felrajzolható

Zwiers-féle grafikus módszer nem merőleges esetben vetületet látunk ellipszis centruma a vetítés során nem változik SC/CA = e excentricitás mivel a vetítés aránytartó: a/b = 1/ (1-e2) segédellipszis: a köré írt kör vetülete b irányú húrokat a/b arányban nyújtva segédellipszis nagytengelye az igazi nagytengely

Vizuális kettősök vizsgálata empirikus tömeg-fényesség reláció a Naprendszer környezetében lévő fősorozati csillagokra L ~ M4 7m L ~ M1.5

Vizuális kettősök vizsgálata ha nem ismerjük a távolságot: iterációval M1 és M2közelítőleg meghatározható 2 MNap=a3/T2 nulladik közelítéssel a --> távolság látszó magnitúdót mérünk --> abszolút magnitúdó becslés tömeg-fényesség relációból M1 és M2 ezt behelyettesítjük az eredeti egyenletbe, és így tovább... = dinamikai parallaxis (távolságbecslő módszer)

Spektroszkópiai kettősök vizsgálata kétvonalas: radiális sebesség időbeli változásából pályamenti sebesség tegyük fel hogy i = 90 és körpályán mozognak távolság: r1=v1*p/2π, r2=v2*p/2π M1/M2=r2/r1, a=r1+r2 -> tömegek aránya, nagytengely Valójában csak alsó korlátok M sin i, stb... T < 10 nap a komponensek árapály erők hatására az eredetileg elliptikus pálya körpályára módosul

Spektroszkópiai kettősök vizsgálata Rossiter-MacLaughlin-effektus Gyorsan forgó csillagnak egyik, majd másik féltekéjét látjuk Forgási sebesség, forgás-keringés irányai mérhetőek (direkt vs. retrogád)

Spektroszkópiai kettősök vizsgálata Rossiter-MacLaughlin-effektus Gyorsan forgó csillagnak egyik, majd másik féltekéjét látjuk Forgási sebesség, forgás-keringés irányai mérhetőek (direkt vs. retrogád)

Exobolygók esetében is megfigyelhető

Fedési kettősök vizsgálata idealizált fénygörbe: 2 egyforma tökéletes gömb, egyenletes fényességeloszlással, körpályán keringenek i = 90 rálátás mellett sugarak aránya megbecsülhető a fényességcsökkenés időtartalmából: R1/R2 ~ (t2-t3)/(t1-t2)

Fedési kettősök vizsgálata idealizált fénygörbe: 2 egyforma tökéletes gömb, egyenletes fényességeloszlással, körpályán keringenek i = 90 rálátás mellett sugarak aránya megbecsülhető a fényességcsökkenés időtartalmából: R1/R2 ~ (t2-t3)/(t1-t2) hőmérsékletek aránya a fő és mellékminimum arányából L = 4πR2 σ Teff4 Kitakart felület azonos

Fedési kettősök vizsgálata fénygörbe torzulás okai: Pálya excentricitás Szélsötétedés Reflexió Alakdeformáció Tömegcsere a komponensek között Apszisvonal mozgása (komponensek deformáltsága vagy harmadik komponens okozhat ilyet)

Erősen excentrikus kettősök

Fedési kettősök vizsgálata Közeli kettősök: forgás szinkronizálódik a keringéshez Ált, gyorsabb lesz -> erősebb mágneses tér Nagyobb aktivitás Flerek, csillagfoltok

Keringési idők szeparáció függvénye: pl. 2 fehér törpe ~ 10000 km szeparáció --> néhány perces keringési periódus 0.5 pc felső határ --> 300 millió év keringési periódus megfigyelt legrövidebb keringési idő: 18 perc megfigyelt leghosszabb keringési idő: 27 év keringési periódusváltozások: tömegátadás következménye

Cirkularizáció: kettősök árapály hatására körpályára kényszerülnek Naphoz hasonló törpék: kb. 8-10 nap alatt

Cirkularizáció: kettősök árapály hatására körpályára kényszerülnek Naphoz hasonló törpék: kb. 8-10 nap alatt Minél öregebb az adott populáció, annál hosszabb periódusig Szürke sávok: modellszámítások

Algol típusúak Jellemző periódusok: pár nap Extrém: 0,145 nap VZ Sculptoris 27 év: ε Aurigae Kiterjedt porkorong a kísérő körül Összes változó ~10 %-a ε Aurigae Interferométeres mérések

β Lyrae típusúak Szoros kettősök Anyagátadás az egyikről Bármelyik lehet Algol utáni állapot? Gyakran torzult csillagalak β Lyr interferometria ->

W Uma típusúak Érintkező kettősök, P ~ 8 óra Hőcsere a két csillag között Felszíni hőmérsékletek kiegyenlítődnek

Tömegátadás Roche felület: érintkező ekvipotenciális felület, tartalmazza az L 1 pontot közelítő formula:

Szoros kettősök Kategóriák: D: (detached) különálló, egyik sem ölti ki a Roche lebenyt SD: (semi-dateched) félig érintkező egyik kitölti C: (contact) érintkező, mindkettő kitölti NC: (near contact) mindettő majdnem kitölti OC: (over contact) közös burok DC: (double contact) ilyet még nem láttak

Összefüggés a típus és a keringési idő között

Algol-paradoxon kisebb tömegű csillag fejlettebb? nagyobb tömegű csillag gyorsabban fejlődik Csak egyedülálló csillagokra igaz! nagyobb tömegű kitöltötte a Roche térfogatát az anyag átáramlott és a tömegarány megfordult

Tömegátadás Több módon történhet W UMa: közös burok, hőcsere L1 ponton, közvetlenül a felszínre Forró folt, röntgenforrás, etc. L1 ponton, de nem közvetlenül a felszínre Coriolis-erő -> eltérül Akkréciós korong

Tömegátadás következményei cirkumsztelláris diszk: színképben emissziós vonalak röntgensugárzás: ha az egyik kompakt, változó intenzitás, általában optikai változással jár együtt periódusváltozás: közel egyenletesen nő vagy csökken Felt, hogy a rendszer konzervatív: Pálya-impulzusmomentum állandó Nincs tömegvesztés J=μva μ = m1m2 / (m1+m2) Fél nagytengely (szeparáció, periódus) változik! --> a: fél nagytengely

Tömegátadás következményei Nagyobbról kisebbre: Tömegarány csökken (m1 / m2 1 ) Szeparáció csökken (közelednek) Egyenlő tömegek μ = 1, csillagok legközelebb egymáshoz Kisebbről nagyobbra: Szeparáció nő

Tömegátadás evolúciós szempontból 3 tömegátadási típus Kezdeti szeparációtól függ Mikorra lesz elég nagy a sugár hogy kitöltse a Rochelebenyt A-típus: mag H égése alatt B-típus: He égetés előtt C-típus : He égetéskor

Gyors és lassú tömegátadás Dinamikai besorolás Gyors nagyobb tag kitölti a Roche-lebenyt, átadás a kisebbre Érintkező pár alakul ki, hőm. kiegyenlítődés Lassú Nagyobb tag tömeget szív el a kisebbtől Kisebb tag Roche-potenciálon belülre kerül Újra félig érintkező rendszer Ciklikus lehet: termális relaxációs oszcilláció

Kataklizmikus változók tömegátadás következményeként hirtelen lezajló termonukleáris folyamatok a csillag felületi rétegeiben: novák, törpenovák, szimbiotikus csillagok vagy a csillag belsejében szupernovák

Hierarchikus rendszerek Alrendszerekre oszlanak pl: kettős pár egy főcsillag körül Szoros kettős körül távoli harmadik Algol is ide tartozik HD 181068 Derekas Alíz et al., Science, 2011 KOI-126 hasonló rendszer /media/usb DISK/előadások/1201274s.mp4

Hierarchikus rendszerek Árapály-erők nem gömbszimmetrikus égitestek Excentrikus pályák Pályák emberi időskálán változhatnak -> KIC 10319590 fedései eltűntek

Hierarchikus rendszerek KOI-13 (Szabó M. Gyula et al.) Eltérő forgási és keringési sík Gravitációs kifényesedés Forró szuperjupiter Fedések hosszabbodnak: keringési sík elfordul Évszázad végére nem fogunk fedést látni!

Excentrikus kettősök és szívdobbanások KOI-54 Erősen excentr., periasztronban kifényesedés Kölcsönös reflexió, fűtés Árapály gerjesztette pulzáció

Érdekességek SR24 (Ophiucus) VLT, koronográffal Tömegátadás közvetlen bizonyítéka

Érdekességek KPD 1946+4340 Fehér törpe + B szubtörpe Közeli pár ellipszoiddá torzulnak Gravitációs lencsézés szubtörpe a WD mögött Fedéskor felnagyítja a képét Több fény érkezik, laposabb min. Doppler-boosting Relativisztikus effektus Mozgás irányában több foton P = 0.4 nap, v = 168 km/s

Érdekességek Gravitációs lencsézés