4. Спектрально-подвійні зорі

В спектрах деяких зір спостерігається періодичне роздвоєння або коливання положення спектральних ліній. Якщо ці зорі являються затемнювано-змінними, то коливання ліній відбувається з тим же періодом, що і зміна блиску.

Зорі, подвійність яких можна встановити тільки на основі спектральних спостережень називаються спектрально-подвійними.

Якщо площина орбіти близька до картинної площини і тоді подвійність зорі виявити неможливо.

Найбільше роздвоєння ліній спостерігається при найбільшій променевій швидкості компонентів (одного - до спостерігача, другого – від нього. Якщо спостережуваний спектр належить тільки одному компоненту (другого не видно через його слабкість), то замість роздвоєння спостерігається ліній то в червону, то в синю сторону.

Залежність від часу променевої швидкості, визначеної за зміщенням ліній називається кривою променевих швидкостей. Форма цієї кривої визначається ексцентриситетом і довготою периастра.

За формою кривої можна визначити ексцентриситет і довготу периастра.

Якщо площина орбіти проходить через промінь зору ( і = 90˚), то за найбільшим зміщенням можна визначити значення повної швидкості V руху зірок відносно центра мас системи в двох діаметрально протилежних точках орбіти. Ці значення є екстремумами кривих променевих швидкостей.

Якщо і ≠ 90˚, то одержані із спостережень значення променевих швидкостей рівні

sin i – із спектроскопічних спостережень визначити неможливо.

Лише знаючи криву променевих швидкостей для затемнювано-змінних зірок (для них можна визначити і) можна надійно визначити елементи орбіти і характеристики зірок .

В даний час відомо біля 2500 зірок подвійність, яких встановлено тільки на основі спектральних спостережень. Тільки для 750 із них вдалося отримати криві променевих швидкостей, визначити періоди обертання і форму орбіти.

Тісні подвійні системи

Тісні подвійні системи являють собою такі пари зірок, віддаль між якими співрозмірна із розмірами самих зірок. В цьому випадку суттєву роль відіграють припливні взаємодії між компонентами. Під дією припливних сил подвійність зірок перестають бути сферичними і зорі еліптичної форми. У них виникають напрямлені один до одного припливні горби.

Форму, яку набуває тіло, що складається з газу поверхнею однакового гравітаційного потенціалу (еквіпотенціальні поверхні). Газ може вільно перетікати вздовж еквіпотенціальної поверхні, що ї визначає рівноважну форму тіла.

Для одиночної зорі , яка не обертається, еквіпортенціальні поверхні – концентричні сфери , центр яких співпадає з центром мас. Цим пояснюється сферична форма зорі.

Для тісної подвійної системи еквіпотенціальна поверхня має складну форму і утворює декілька сімейств кривих. Форму цих кривих можна уявити розглянувши переріз критичних поверхонь, які розділяють сімейства еквіпотенціальних поверхонь.

Внутрішня критична поверхня охоплює обидві зорі і проходить через першу (внутрішню) точку Лагранжа L₁. Ця поверхня обмежує область, що називається внутрішньою порожниною Роша, яка складається з двох замкнутих в кожному з яких розташовані еліпсоїди еквіпотенціальних поверхонь. Ці еліпсоїди і визначають форми деформованих приливними силами зір. Дві інші критичні поверхні проходять відповідно через другу і третю точки Лагранжа. Ця поверхня обмежує ще дві порожнини, які містять 4 і 5-ту точку Лагранжа L₄, L₅ . Якщо зовнішні шари зірок виходять за межі внутрішньої порожнини Роша, то, розтікаючись вздовж еквіпотенціальних поверхонь газ може:

1) перетікати від однієї зорі до іншої;

2) утворювати оболонку , яка охоплює обидві зорі.

Криві променевих швидкостей в залежності від форми та орієнтації орбіт спектрально-подвійних зір.