スターシステムについて詳しく解説

導入

星系は、重力によって束縛され、互いに公転する少数の星で構成されています。星の数に応じて、2 連系、3 連系 (または 3 連系)、4 連系などと呼ばれます。重力で束縛された多数の星は、一般に星団または銀河と呼ばれます。広い意味では、これらも恒星系であることに注意してください。

星系という用語は、単一の星とその周りを周回する小さな天体からなる惑星系を指すこともあります。

連星系

2 つの星からなる星系は、連星、または連星 (恒星) 系、さらには物理的二重星と呼ばれます。潮汐力の影響がなく、他の力による妨害がなく、ある星から別の星への質量移動がない場合、そのような星系は安定しており、2 つの星は星系の質量中心の周りを無限に楕円軌道を周回します。 (二体問題を参照)。

連星系の例には、おおいぬ座α星（またはα Cma、またはシリウス）、みのこ座α星（または α Cmi、またはプロキオン）、またははくちょう座 X-1が含まれます。後者の星系はおそらく星とブラックホールで構成されています。

例

バイナリ

α Cma (α Canis Majoris または Sirius)、主系列A 型星と白色矮星から構成される連星
ε Aur (ぎょしゃ座イプシロン)、日食連星。

トリプル

北極星である北極星は三重星系であり、その近伴星が主星に非常に近くにあります (そのため、2006 年にハッブル宇宙望遠鏡によって撮影されるまでは、北極星 A への重力によってのみ知られていました) 2006）。
α セン (α ケンタウリ) は、主な黄色矮星のペア(α セン A と α セン B) と、中心から外れた赤色矮星プロキシマケンタウリで構成される三重星です。 A と B は物理的な連星であり、A と B が 11 天文単位まで近づくことも、36 天文単位まで離れることもできる離心軌道を持っています。プロキシマは、A と B から、互いの距離よりもはるかに遠く (約 15,000 天文単位) にあります。この距離は他の星間距離に比べればまだ小さいですが、プロキシマが本当に A と B に重力的に結びついているのかどうか疑問に思うことができます。
HD 188753は、地球から約 149 光年離れたはくちょう座にある三重星系です。このシステムは、黄色矮星である HD 188753A、オレンジ色矮星である HD 188753B、および赤色矮星である HD 188753C で構成されています。 B と C は 156日で相互に周回し、グループとして A の周回を 25.7 年で周回します。
HR 9038 は、地球から約 35 光年離れたケフェウス座にある三重星系です。

クワドルプル

4 ケンタウリ
ミザールは、1650 年にジョバンニ・バッティスタ・リッチョーリによって観測されたときに発見された最初の連星であるとよく紹介されますが、おそらくそれよりも早く、ベネデット・カステッリとガリレオによって観測されていました。その後、その成分であるミザール A と B の分光分析により、それらがそれぞれバイナリそのものであることが明らかになりました。
HD98800

5倍

裸のさそり座

シックスフォールド

ビーバー
ADS 9731

多重星系

多重星系または物理的多重星は、2 つ以上の星を持つ星系です。複数の星を持つ星系は、3 つの星が含まれる場合、三重、三連、または三連と呼ばれます。 4 つが含まれる場合は 4 進数または 4 進数。これらの系は、より複雑な力学を持ち、通常 100 ～ 1000 個の星をグループ化する散開星団よりも小さいです。

動的

理論的には、関連する動的システムであるN 体問題がカオス的な挙動を強調する可能性があるため、多重星系のモデリングは連星系のモデリングよりも複雑です。星の小さなグループの構成の多くは、ある星が別の星に偶然接近し、星系から弾き出されるまで加速されると、不安定になることが判明します。システムが David S. Evans のいわゆる階層型であれば、この不安定性は回避できます。階層システムでは、システムの星は 2 つの小さなグループに分類でき、それぞれがシステムの質量中心の周りを大きな軌道で移動します。これらの小さなグループのそれぞれは、それ自体が階層的である必要があります。これは、グループを、それ自体が階層的な小さなサブグループに分割する必要があることを意味します。この場合、星の動きは、星団や銀河内の多数の星のより複雑な力学とは対照的に、系の質量中心の周りの安定したケプラー軌道に近似し続けます。

階層的三重星系である HD 188753 の軌道に関するアーティストの印象

観察

最も知られている多重星系は三重星系です。倍数が大きい場合、観測されるシステムの数は倍数が増加するにつれて指数関数的に減少します。たとえば、1999 年に改訂された Tokovinin の物理多重星カタログでは、記載されている 728 個の星系のうち 551 個が三重星系です。ただし、選択効果のため、これらの統計に関する知識は非常に不完全です。

すでに述べた動的不安定性のため、三重系は多くの場合階層的です。三重系には、より遠くの伴星に関連付けられた近くの 2 つの星が含まれています。多重度が高いシステムは、通常、階層的でもあります。最大 6 つの星を持つ星系が知られています。たとえば、カストル (α ジェミノルム) は、他の 2 つの近い連星ペアから比較的離れた軌道にある連星ペアを含みます。 ADS 9731は、別の既知の 6 重星系であり、1 対の 3 重星系が含まれており、それぞれが 1 つの星を周回する分光連星です。