Orbity v zvezdnyh sistemah

---

<< 2. Orbity zvezd | Oglavlenie | 4. Zaklyuchenie >>

3. Orbity zvezd v troinyh sistemah

Pereidem teper' k rassmotreniyu orbit v troinyh sistemah. Obshaya zadacha treh tel - klassicheskaya zadacha analiticheskoi mehaniki, nebesnoi mehaniki i zvezdnoi dinamiki (sm., naprimer, monografii [5,8,2]). Ona nahodit primenenie pri izuchenii dinamiki troinyh zvezd i tripletov galaktik.

Predstavlyaet interes izuchenie vozmozhnyh tipov dvizhenii troinyh sistem. Dlya troinyh sistem s polozhitel'noi polnoi energiei osnovnye tipy dvizhenii: prolet, obmen (perezaryadka), zahvat (rekombinaciya) i razrushenie dvoinoi (ionizaciya). Prolety ne menyayut sostoyanie sistemy - odinochnye tela i dvoinye sistemy sohranyayutsya pri . Pri obmene proishodit zamena odnogo iz komponentov dvoinoi sistemy na odinochnoe telo. Dvoinuyu sistemu sostavlyayut raznye tela. V rezul'tate zahvata pri sblizhenii treh odinochnyh zvezd obrazuetsya dvoinaya sistema, a tretii komponent uhodit ot nee po giperbolicheskoi orbite. Iz obratimosti dvizhenii vo vremeni srazu sleduet vozmozhnost' razrusheniya dvoinoi pri sblizhenii ee s odinochnoi zvezdoi.

Dlya troinyh sistem s otricatel'noi polnoi energiei naryadu s proletami, obmenami i zahvatami vozmozhny i drugie tipy dvizhenii: ogranichennye dvizheniya, periodicheskie orbity, oscilliruyushie dvizheniya. Uhod odnogo iz tel iz troinoi sistemy mozhet proizoiti v rezul'tate dlitel'nogo i slozhnogo vzaimodeistviya vseh treh tel. Primer evolyucii raspadayusheisya troinoi sistemy dlitel'noi evolyuciei pokazan na ris. 9. V hode evolyucii proishodyat sblizheniya i vybrosy tel. Raspad troinoi sistemy proishodit v rezul'tate tesnogo troinogo sblizheniya tel.

Naryadu s neustoichivymi troinymi sistemami sushestvuyut troinye sistemy s ogranichennymi dvizheniyami. Ih mozhno razdelit' na dva tipa:

1)

ierarhicheskie sistemy;

2)

neierarhicheskie sistemy v okrestnosti ustoichivyh periodicheskih orbit.

Dvizheniya v ierarhicheskoi troinoi sisteme mozhno predstavit' kak superpoziciyu dvuh vozmushennyh keplerovskih dvizhenii. V literature izvestny kriterii ustoichivosti takih sistem (sm., naprimer, knigu [5]). Dlya ustoichivosti po Hillu (nevozmozhnosti obmena komponentami) dostatochno, chtoby v troinoi sisteme vypolnyalos' uslovie

gde i - uglovoi moment i polnaya energiya troinoi sistemy; - kriticheskoe znachenie parametra ustoichivosti , sootvetstvuyushee eilerovu resheniyu zadachi treh tel. Velichina

gde - postoyannaya tyagoteniya, - srednyaya massa tel v troinoi sisteme. Bezrazmernyi parametr zavisit tol'ko ot otnosheniya mass tel. V sluchae ravnyh mass

Odnako ustoichivost' po Hillu ne garantiruet ustoichivosti po Lagranzhu (ogranichennosti dvizhenii). Uhod udalennogo komponenta iz troinoi sistemy bez predshestvuyushego obmena v principe vozmozhen vsegda [11].

V to zhe vremya nablyudaetsya znachitel'noe chislo ierarhicheskih troinyh zvezd, kotorye ustoichivy na kosmogonicheskih vremenah [10]. Eto oznachaet, chto principial'naya vozmozhnost' raspada ierarhicheskoi troinoi sistemy eshe ne govorit o tom, chto raspad obyazatel'no proizoidet. Po-vidimomu, dlya uhoda udalennogo komponenta bez obmena neobhodimo vypolnenie kakih-to special'nyh uslovii, naprimer rezonansnoi "podkachki" energii udalennogo tela za schet uvelicheniya tesnoty vnutrennei dvoinoi. Etot vopros trebuet dopolnitel'nogo issledovaniya.

Pereidem teper' k rassmotreniyu ustoichivyh neierarhicheskih troinyh sistem, porozhdaemyh ustoichivymi rezonansami. Odin iz naibolee izvestnyh sluchaev - ustoichivye orbity v okrestnosti treugol'nogo resheniya Lagranzha. V Solnechnoi sisteme eto gruppy asteroidov Grekov i Troyancev v okrestnostyah treugol'nyh tochek libracii sistemy Solnce-Yupiter. Odnako dlya ustoichivosti takih sistem neobhodimo bol'shoe razlichie mass komponentov:

poetomu v zvezdnyh sistemah s komponentami sravnimyh mass takie ustoichivye orbity ne realizuyutsya.

Periodicheskie orbity byli naideny v dvuh chastnyh sluchayah obshei zadachi treh tel:

1)

pryamolineinaya zadacha;

2)

ravnobedrennaya zadacha.

V pervom sluchae eto central'naya periodicheskaya orbita Shubarta [13]. Ona izobrazhena na ris. 10 dlya sluchaya ravnyh mass v koordinatah , gde i - rasstoyaniya ot central'nogo tela do pravogo i levogo tel sootvetstvenno. Vo vtorom sluchae takzhe imeetsya central'naya periodicheskaya orbita [3]. Ona predstavlena na ris. 11 dlya sluchaya ravnyh mass v koordinatah , gde - rasstoyanie mezhdu krainimi telami i - udalenie central'nogo tela ot centra mass krainih tel.

Pri zadanii nachal'nyh uslovii v okrestnosti ustoichivoi periodicheskoi orbity dvizheniya ostayutsya ogranichennymi, to est' imeet mesto ustoichivost' po Lagranzhu, hotya sistema yavlyaetsya neierarhicheskoi. Dlya primera na ris. 12 pokazana oblast' nachal'nyh uslovii, sootvetstvuyushih ustoichivym orbitam, v ploskoi ravnobedrennoi zadache treh tel ravnyh mass. Dlya zadaniya nachal'nyh uslovii ispol'zovalis' dva parametra:

- virial'nyi koefficient

gde i - nachal'nye kineticheskaya i potencial'naya energii troinoi sistemy;

- otnoshenie nachal'nyh skorostei

Eta oblast' imeet formu polumesyaca. Central'noi periodicheskoi orbite sootvetstvuyut nachal'nye usloviya

Zametim, chto ustoichivost' sohranyaetsya i pri nebol'shih otkloneniyah ot pryamolineinosti ili ravnobedrennosti. Primer takoi ustoichivoi orbity tipa "cepochka" pokazan na ris. 13. V etoi sisteme, kak i v pryamolineinoi zadache, central'noe telo sovershaet kolebaniya mezhdu dvumya krainimi telami.

Bolee ekzoticheskii primer pokazan na ris. 14. Zdes' proishodyat sblizheniya vseh treh par tel. Oblast' orbity zapolnyaet tor (bublik). Dvizheniya sinhronizovany tak, chto ne proishodit tesnyh troinyh sblizhenii: kogda proishodit sblizhenie odnoi iz par tel, tret'e telo nahoditsya v apocentre svoei orbity.

Zametim, chto odnu original'nuyu periodicheskuyu orbitu v obshei zadache treh tel ravnyh mass obnaruzhili nedavno Shansine i Montgomeri [12]. V etoi sisteme tri tela dvizhutsya drug za drugom vdol' "vos'merki" (ris. 15). Ih dvizheniya sinhronizovany takim obrazom, chto ne proishodit troinyh sblizhenii i tesnyh dvoinyh sblizhenii. Nebol'shie variacii nachal'nyh uslovii ili mass tel privodyat k precessii orbit (ris. 16), odnako ustoichivost' sistemy po Lagranzhu pri etom sohranyaetsya.

Vse privedennye vyshe primery ustoichivyh neierarhicheskih troinyh sistem svidetel'stvuyut o tom, chto v mire troinyh zvezd naryadu s ustoichivymi ierarhicheskimi sistemami mogut byt' i ustoichivye neierarhicheskie sistemy. Oni mogut sformirovat'sya kak pri opredelennom vybore nachal'nyh uslovii, tak i v rezul'tate raspada sistem bol'shei kratnosti.

---

<< 2. Orbity zvezd | Oglavlenie | 4. Zaklyuchenie >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: troinye zvezdy - Nebesnaya mehanika - Galaktika - zvezdnaya dinamika Publikacii so slovami: troinye zvezdy - Nebesnaya mehanika - Galaktika - zvezdnaya dinamika
Sm. takzhe: Dvizhenie Mlechnogo Puti ot "Gaiya" Rozhdenie troinoi zvezdy Centr Galaktiki v infrakrasnom svete Magnitnoe pole nashei Galaktiki ot "Planka" Galaktika-sad v Kone Ogromnye puzyri vokrug Mlechnogo Puti v gamma-luchah Sharovoe skoplenie M72 Vse publikacii na tu zhe temu >>