Άσκηση Βαρύτητας με ολίγον από Star Wars

H “Θεά” βαρύτητα δημιουργεί θαύματα στο σύμπαν ένα από τα οποία είναι και τα διπλά αστρικά συστήματα που ενίοτε συνοδεύονται από εξωπλανήτες προκαλώντας έτσι τη φαντασία μας. Θα ξεκινήσω με μία άσκηση πάνω στα διπλά αστρικά συστήματα παρακάμπτοντας την έννοια του κέντρου μάζας και του τρίτου νόμου του Kepler, με χρήση μόνο της Νευτώνειας βαρύτητας και της ομαλής κυκλικής κίνησης.

Η ΑΣΚΗΣΗ ΕΔΩ

Τα διπλά αστρικά συστήματα περιλαμβάνουν δύο κατηγορίες. Τα οπτικά διπλά αστέρια που ναι μεν είναι μακριά μεταξύ τους αλλά επειδή στον ουρανό δε βλέπουμε βάθος φαίνονται στο μάτι μας κοντά. Προφανώς τα αστέρια αυτά δεν αλληλεπιδρούν βαρυτικά. Ο πιό διάσημος εκπρόσωπος της κατηγορίας και η ατραξιόν των καλοκαιρινών αστροβραδιών είναι ο Albireo στον αστερισμό του Κύκνου. Πρόκειται για ένα οπτικά διπλό αστρικό σύστημα που η διχρωμία των συστατικών του το καθιστά εντυπωσιακό(εικόνα κάτω).

Το κίτρινο αστέρι βρίσκεται στα 430 ε.φ περίπου και το μπλέ στα 400 ε.φ. Η μεταξύ τους γωνιώδης απόσταση είναι 35΄΄ κάτι που καθιστά δυνατό το διαχωρισμό του ζεύγους και από μικρά ερασιτεχνικά τηλεσκόπια. H δεύτερη κατηγορία διπλών αστεριών περιλαμβάνει τα φυσικά διπλά συστήματα που βρίσκονται σε σχετικά μικρή απόσταση μεταξύ τους και αλληλεπιδρούν βαρυτικά. Για διαχωρισμό την κατηγορία αυτή αποκαλούμε δυαδικά(binary) αστρικά συστήματα. Τα περισσότερα αστέρια στο σύμπαν είναι δυαδικά ή πολλαπλά καθώς το νέφος από το οποίο προήλθαν δεν έδωσε ένα μόνο αστέρι. Ο μοναχικός ήλιος μας μάλλον αποτελλεί εξαίρεση. Το πιό καλά μελετημένο δυαδικό σύστημα λόγω εγγύτητας στο ηλιακό μας σύστημα είναι το 61 Cygni(εικόνα κάτω).

Το σύστημα αποτελείται από δύο κίτρινους νάνους στα 11,4 ε.φ. Περιφέρονται σε ελλειπτικές τροχιές μεγάλης εκκεντρότητας γύρω από το κέντρο μάζας τους με περίοδο 678 έτη. Το 61 Cygni πλησιάζει το ηλιακό μας σύστημα με την πολύ μεγάλη ακτινική ταχύτητα των 66 km/s που σημαίνει ότι σε λίγα χρόνια(περίπου το 20.000 μ.χ) θα γίνει το λαμπρότερο αστέρι του ουρανού.

Τη δεκαετία του ’70 στο star wars είδαμε την παραπάνω εικόνα. Ο πλανήτης Tatooine με τους δύο ήλιους. Τότε δεν είχε ανακαληφθεί ακόμα εξωπλανήτης με έναν ήλιο(κάτι που έγινε το 1995) πόσο μάλλον με δύο. Αυτό όμως που τότε φάνταζε σαν επιστημονική φαντασία σήμερα είναι μία πραγματικότητα. Έχουν ανακαλυφθεί αρκετοί πλανήτες σε δυαδικά αστρικά συστήματα και μάλιστα είναι οι πρώτοι υποψήφιοι για υποστήριξη ζωής.

Στην παραπάνω εικόνα βλέπουμε έναν πλανήτη να περιφέρεται σε κυκλική τροχιά γύρω από ένα άστρο δυαδικού συστήματος(S – type). Οι τροχιές αυτές είναι γενικά σταθερές αρκεί να μην υπάρχουν ισχυρές παρέλξεις από το άλλο άστρο. Ένας άλλος πλανήτης περιφέρεται περιμετρικά του συστήματος(Ρ – type). Οι τροχιές αυτές είναι σταθερές αν η απόσταση του πλανήτη από το κέντρο μάζας των δύο άστρων είναι σημαντικά μεγαλύτερη απο την απόσταση μεταξύ των δύο άστρων. Πλανήτες σε P – type τροχιές παρουσιάζουν κάτι σαν το φαινόμενο των εποχών λόγω της συνεχώς μεταβαλλόμενης θέσης ως προς τα άστρα κάτι που έχει δώσει λαβή στους επιστήμονες να υποστηρίξουν ότι μπορεί να διατηρήσουν υγρό νερό και βέβαια να δικαιώσουν το Star Wars.

Στην πάνω εικόνα δεξιά βλέπουμε ένα ακόμα θαύμα της βαρύτητας. Ένας εξωπλανήτης Τρώας στο σημείο Lagrange L₄ του συστήματος των δύο άστρων μοιράζεται την ίδια τροχιά με το μικρότερο αστέρι( στο L₅ θα μπορούσε να είναι ο … Αχιλλέας). Έτσι εκτός από τους Τρωικούς αστεροειδείς του Δία πρόσφατα ανακαλύψαμε και Τρώα εξωπλανήτη.

Παρενθετικά στην παραπάνω εικόνα έχουμε τα 5 σημεία Lagrange του συστήματος Ήλιος – Δίας.  στο L₄ βρίσκονται αστεροειδείς που ανήκουν στο στρατόπαιδο των Τρώων και στο L₅ το στρατόπαιδο των Ελλήνων. Όλοι μαζί πάντως ονομάζονται Τρωικοί αστεροειδείς.