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三颗恒星形成的三合星系统是怎么样的?

2020-03-11 18:32:25 来源:
三颗恒星形成的三合星系统是怎么样的?

在我们银河系中,有不少三颗恒星组成的三合星系统,比如目前的北极星(勾陈一)、半人马座α星(南门二)、HD 188753,格利泽667等等,它们的绕行方式各有特点,但是对于差不多质量的三颗恒星,是很难在实际中长期稳定绕行的。

 

三合星系统

在我们银河系中,有近2000亿颗恒星,据估计,这些恒星当中的有超过一半的处于聚星系统当中,也就是由两颗或者两颗以上恒星相互绕行形成的天文系统,其中双星系统是最多的,三合星系统也有不少,比如距离太阳系最近的南门二,就是一个典型的三合星系统。

三颗恒星形成的三合星系统是怎么样的?

 

根据牛顿力学的描述,三颗恒星相互绕行属于典型的多体问题,在理论上处于混沌状态,极易受微小影响导致轨道发生巨大变化,使得三体问题不存在固定的解,只有当三颗恒星的质量相差较大时,形成限制性三体问题,这样比较容易形成长时间稳定的三合星系统。

三颗恒星形成的三合星系统是怎么样的?

 

在理论上,三颗恒星的质量越相近,就越难形成长期稳定的系统,如果三颗恒星的质量完全相等,就只有几个特殊的情况能稳定存在,比如平面中三颗恒星形成等边三角形,然后绕三角形中心旋转,或者三颗恒星在一条8字轨道上运行。

三颗恒星形成的三合星系统是怎么样的?

 

如果在三维空间中将更加复杂,对于三颗质量完全相等,初始参数又刚好形成稳定轨道的情况,在实际当中几乎是不可能发生的。

 

北极星

目前的北极星是勾陈一,勾陈一是典型的三合星系统,距离地球434光年,在古代人们一直以为勾陈一是一颗独立的恒星,在200多年前,英国天文学家赫舍尔用望远镜发现勾陈一存在一颗亮度较大的伴星——勾陈一B,两者距离为3600亿公里。

三颗恒星形成的三合星系统是怎么样的?

 

直到2006年,哈勃天文望远镜又发现其中一颗较小质量的伴星——勾陈一AB,距离勾陈一27亿公里。三者的绕行关系如图中所示。

 

半人马座α星

半人马座α星在中国古代称之为南门二,是距离太阳系最近的恒星系统,有大约4.2光年,也就是大刘《三体》中描述的三体星系。

三颗恒星形成的三合星系统是怎么样的?

 

半人马座三星的绕行方式和北极星完全不同, 半人马座α星A和 半人马座α星B相互绕行,然后小质量的比邻星在远处,绕着两颗大质量恒星的质量中心运行,三颗恒星的质量分别是太阳质量的110%、90%和12%。

 

格利泽667

格利泽667是距离地球22.7光年的一个三合星系统,视星等只有5.89,其中格利泽667A(0.75⊙)与格利泽667B(0.65⊙)形成偏心轨道相互绕行,然后格利泽667C(0.38⊙)在远处绕前面两颗恒星运行,类似半人马座α星的绕行方式。

 

三合星系统的世界

对于三合星系统,在任意一颗恒星周围,也是可能形成行星的,比如半人马座α星B周围就存在一颗行星,比邻星周围至少存在两颗行星,在三合星系统HD 188753当中,主星也至少存在一颗行星。

三颗恒星形成的三合星系统是怎么样的?

 

如果恰好在某颗行星上形成了高级生命,那么在它们看来,天上就有三颗“太阳”,而且每颗太阳的亮度随着时间变化,就如《三体》当中三体文明的遭遇一样。

三颗恒星形成的三合星系统是怎么样的?

 

在我们银河系中,除了三合星之外,还存在四合星,五合星,六合星,七合星等等,其绕行方式也更加复杂;比如北斗星当中的开阳星,就是一个七合星系统,开阳主星和开阳辅星各自又是双星系统,其中开阳主星中的子星一又是一个三合星,子星二则是一对密近双星。

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