Chiedi a Jyotiraditya: - Stelle binarie

In astronomia, un sistema binario è uno che consiste di due stelle che sono legate gravitazionalmente. Le due stelle obbediscono alle leggi del moto di Keplero e orbitano attorno al loro comune centro di massa in orbite ellittiche o circolari. Alcuni sistemi relativistici, come le pulsar binarie, mostrano comportamenti che possono essere spiegati solo usando la teoria della relatività generale di Einstein.

Le osservazioni degli astronomi sui binari sono state fondamentali nella nostra comprensione delle masse delle stelle. Più di quattro quinti dei singoli punti di luce che osserviamo nel cielo notturno sono in realtà due o più stelle che orbitano insieme. Il più comune dei sistemi a più stelle sono stelle binarie, sistemi di sole due stelle insieme. Queste coppie sono disponibili in una serie di configurazioni che aiutano gli scienziati a classificare le stelle e potrebbero avere un impatto sullo sviluppo della vita. Alcune persone pensano addirittura che il sole faccia parte di un sistema binario.

tipi

Le stelle binarie sono due stelle in orbita attorno a un centro di massa comune. La stella più luminosa è ufficialmente classificata come stella primaria, mentre il dimmer delle due è secondario (classificato rispettivamente come A e B). Nei casi in cui le stelle abbiano la stessa luminosità, la designazione data dallo scopritore è rispettata.

Le coppie binarie possono essere classificate in base alla loro orbita.

I binari larghi sono stelle che hanno orbite che li tengono distanziati l'uno dall'altro. Queste stelle si evolvono separatamente, con un impatto minimo sui loro compagni. Una volta potrebbero aver contenuto una terza stella, che ha avviato il lontano compagno verso l'esterno pur essendo stato espulso.

I binari vicini, d'altra parte, si evolvono nelle vicinanze, in grado di trasferire la loro massa dall'uno all'altro. Le primarie di alcuni binari vicini consumano il materiale dal loro compagno, a volte esercitando una forza gravitazionale abbastanza forte da trascinare completamente la stella più piccola. Le coppie possono anche essere classificate in base al modo in cui vengono osservate, un sistema che ha categorie sovrapposte

I binari visivi sono due stelle con una separazione abbastanza ampia che entrambi possono essere visualizzati attraverso un telescopio o anche con un binocolo. Dal 5 al 10 percento delle stelle visibili sono binari visivi.

I binari spettroscopici appaiono vicini anche se visti attraverso un telescopio. Gli scienziati devono misurare le lunghezze d'onda della luce emesse dalle stelle e determinare la loro natura binaria in base alle caratteristiche di tali misurazioni.

I binari di eclissi sono due stelle le cui orbite sono ad angolo in modo che, dalla Terra, uno passi di fronte all'altro, causando un'eclissi. Questa funzione si basa sulla linea di vista piuttosto che su qualsiasi caratteristica particolare della coppia.

I binari astrometrici sono stelle che sembrano danzare in uno spazio vuoto; cioè, i loro compagni non possono essere identificati ma solo dedotti. Un simile compagno potrebbe essere troppo debole per essere visto, o potrebbe essere nascosto nel bagliore della stella primaria.

Le stelle indicate come doppie stelle sono due che appaiono visivamente ravvicinate nel cielo, ma non sono necessariamente vicine l'una all'altra nello spazio.

Scoperta ed evoluzione

Le prime stelle binarie viste erano binari visivi. Nel 1617, su richiesta di un collega scienziato, Galileo Galilei girò il suo telescopio verso la seconda stella dall'estremità dell'impugnatura del Grande Carro, scoprendo che una stella sembrava essere due; alla fine si è rivelato essere sei. Nel 1802, Sir William Herschel, che catalogò circa 700 coppie di stelle, usò per la prima volta il termine "binario" in riferimento a queste stelle doppie.

Le stelle viaggiano intorno alla galassia e talvolta una stella massiccia ne cattura una di passaggio, creando una nuova coppia binaria. Ma questo è un evento raro. Più comunemente, l'involucro di gas e polvere che collassa su se stesso per formare una stella si divide e forma invece due o più stelle. Queste stelle si evolvono insieme, anche se non necessariamente in modo identico.

L'evoluzione di una coppia di stelle dipende dalla distanza reciproca. I binari ampi hanno un effetto molto limitato l'uno sull'altro, e quindi spesso si evolvono in modo molto simile alle singole stelle. I binari vicini, tuttavia, si influenzano a vicenda l'evoluzione, con i trasferimenti di massa che cambiano la composizione delle stelle. Se una stella in un sistema binario vicino esplode in una supernova o perde i suoi strati esterni e forma una pulsar, spesso il compagno viene distrutto. Se sopravvive, continua a orbitare attorno al corpo appena formato, forse trasmettendo più del suo materiale.

I sistemi binari a stella forniscono i mezzi migliori per gli scienziati per determinare la massa di una stella. Man mano che la coppia si avvicina, gli astronomi possono calcolare le dimensioni e da lì determinare caratteristiche quali temperatura e raggio. Questi fattori aiutano a caratterizzare le singole stelle della sequenza principale nell'universo.

Le stelle in più sistemi possono avere un impatto diretto sulla vita. Sono già stati trovati molti pianeti in orbita attorno a più stelle. L'orbita di queste stelle può influenzare l'evoluzione della vita, che necessita di un sistema relativamente stabile per svilupparsi. Sebbene i sistemi binari e multipli appaiano inizialmente scoraggianti, dato che una o più stelle si muovono costantemente più vicine e più lontane dai pianeti e cambiano la quantità di luce, calore e radiazioni che ricevono, sistemi come binari ampi o binari vicini potrebbero effettivamente produrre condizioni in cui la vita potrebbe eventualmente evolversi.

“Mentre i sistemi binari hanno certamente una zona abitabile, in cui potrebbe esistere potenzialmente acqua liquida sulla superficie di un pianeta, la vita potrebbe avere difficoltà a prendere piede. Orbitare due stelle contemporaneamente, come fa il nostro amico Kepler-47c, rende la vita molto ellittica, portando occasionalmente il pianeta fuori dalla zona. La vita non richiede troppo gentile per congelarsi spesso ", ha scritto.

“Orbitare solo una stella in un sistema binario? Bene, a volte avrai due stelle nel tuo cielo contemporaneamente, il che può essere un po 'tostato. E a volte avrai una stella su ogni faccia del pianeta, rovinando la notte. E non dimenticare le doppie dosi di radiazioni UV e brillamenti solari. Con quel tipo di instabilità, irregolarità e irradiazione, è difficile immaginare che la vita complessa si evolva con il tipo di regolarità di cui ha bisogno. "

Il sistema stellare più vicino alla Terra - Alpha Centauri - include una coppia binaria di stelle, Alpha Centauri A e Alpha Centauri B. La terza stella, Proxima Centauri, dista circa un quinto di un anno luce di distanza (circa 13.000 distanze sole-Terra ; alcuni astronomi discutono se Proxima Centauri debba essere considerato parte dello stesso sistema.) Mentre non sono state trovate stelle nella zona abitabile nella parte binaria della stella di Alpha Centauri, il pianeta Proxima Centauri b è stato annunciato nel 2016 nella regione abitabile di la sua stella. Tuttavia, gli scienziati sono divisi sul fatto che una stella nana rossa come Proxima Centauri abbia un “tempo meteorologico” abbastanza stabile da prevenire radiazioni o sbalzi di calore che diminuiscono la possibilità di vita su un pianeta vicino.

Il sole è una stella binaria?

Negli anni '80, gli scienziati hanno suggerito la presenza di Nemesis, una seconda stella - una nana marrone, una nana rossa debole o una nana bianca - nel sistema del sole come una ragione dietro le periodiche estinzioni di massa che si sono verificate nella storia della Terra, che alcuni paleontologi suggeriscono di avere si è verificato in cicli di 26 milioni di anni, sebbene la natura ciclica sia in discussione.

Nel 2010, Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) della NASA ha iniziato a cercare nani bruni, anche se non sta cercando specificamente uno nel sistema solare. Ma se esiste un compagno, WISE dovrebbe alzarlo. Né WISE né il Two Micron All Sky Survey hanno rivelato i segni di un compagno, e in "Chiedi a un astrobiologo" della NASA, David Morrison, uno scienziato senior di astrobiologia, ha affermato che un tale oggetto sarebbe stato chiaramente rilevato da questi sensibili telescopi.

Nel 2017, uno studio ha dimostrato che quasi tutte le stelle come il sole avevano probabilmente un compagno quando sono nate. Un sondaggio che utilizzava il Very Large Array nel New Mexico e il James Clerk Maxwell Telescope alle Hawaii ha esaminato dozzine di sistemi e ha scoperto che i più piccoli avevano generalmente una separazione ampia, mentre i più vecchi avevano una separazione stretta.

La modellazione suggeriva che la maggior parte delle stelle si formasse con una distanza tra loro, e quindi si avvicinava o si allontanava, rompendo i legami gravitazionali. Nel caso del sole, non è ancora chiaro se Nemesis esistesse. Se così fosse, il fratello del sole probabilmente si è allontanato miliardi di anni fa.

Alcuni scienziati suggeriscono che ci sono prove là fuori per una nemesi. Le prove che citano includono la lontana orbita del pianeta nano Sedna, il bordo ben definito della Cintura di Kuiper (un disco di detriti nel nostro sistema solare) e le orbite degli oggetti nella Nuvola di Oort (rocce ghiacciate oltre l'orbita di Plutone).

Separatamente, ci sono gruppi di ricerca che perseguono la traccia di un presunto pianeta gigante del ghiaccio "Planet Nine" che si trova ai margini del nostro sistema solare. Nel 2016, Konstantin Batygin e Mike Brown (entrambi ricercatori del California Institute of Technology) hanno dichiarato che Planet Nine potrebbe alterare le orbite degli oggetti nella Cintura di Kuiper

Jyotiraditya