14.16. Вещество, окружающее звезды

В свете сказанного выше ясно, что с обоими членами тесной двойной системы может быть связано вещество, окружающее эту двойную. Это вещество было действительно обнаружено при изучении многих двойных. Оно может иметь форму газовых потоков, дисков, оболочек или облаков, окружающих оба компонента. Присутствие подобных образований обнаруживается по дополнительным линиям излучения или поглощения в спектрах этих двойных, по возмущениям измеренных лучевых скоростей, определяющих кривые скоростей компонентов и по видоизменению кривых блеска.

Бэттен [1] предложил общую модель, которая может описать любую систему, содержащую околозвездное вещество; правда, индивидуальные детали будут играть для отдельных систем более или менее важную роль. Он предложил определить характерный объем для двойной системы — цилиндр, радиус которого вдвое превышает большую полуось орбиты, с центром в центре масс системы и простирающийся вверх и вниз на расстояние, равное радиусу меньшего компонента. Цилиндрическая форма была выбрана потому, что во многих системах, например у двойных типа Алголя, околозвездное вещество скорее всего концентрируется в плоскости орбиты или вблизи нее.

Рис. 14.14.

Разумеется, последнее необязательно, и в других системах, по-видимому, масса может быть распределена более изотропно, так что форму окружающего звезду облака лучше представит сфероид. Помимо самих звезд, внутри характерного объема можно выделить три особенности. Могут существовать потоки, текущие от одной звезды к другой. Поток газа может выбрасываться из компонента через лагранжеву точку частицы газа движутся по траекториям, определяемым энергиями частиц и притяжением звезд. Эти потоки заканчиваются на другой звезде или вливаются в диски. Диск может окружать одну или обе звезды. Диск лежит в плоскости орбиты и гравитационно связан со звездой, которую он окружает; он перемещается вместе со звездой, по мере того как она движется по своей орбите относительно центра массы системы.

Третьей особенностью является облако газа, окружающее оба компонента и распределенное, грубо говоря, внутри характерного объема системы. Более разреженное, чем средний поток

или диск, оно может иметь собственное вращение, причем частицы газа, из которого оно состоит, будут двигаться по собственным сложным орбитам под действием притяжения обеих звезд. Сами компоненты двойной также будут двигаться сквозь это облако.

Околозвездное вещество во всех его формах — потоках, дисках или облаке — должно влиять на элементы орбиты двойной звезды. Мы видели в гл. 10, что атмосферное торможение действует на орбиту искусственного спутника Земли, уменьшая вековым образом ее эксцентриситет и большую полуось, а следовательно, и период обращения. Воздействие первого порядка на долготу перигея невелико и носит периодический характер. Путем анализа аналогичные эффекты были обнаружены и в соответствующих элементах орбит двойных звезд, что вызвано сопротивлением газового облака, окружающего компоненты двойной звезды.

Перенос массы между компонентами или потеря массы из звездной системы также вызывает изменения элементов орбиты. Это гораздо более сложная динамическая задача, чем задача учета сопротивления окружающего звезду газа. Период обращения может вековым образом увеличиваться или уменьшаться в зависимости от характеристик потока массы. Самым простым оказывается случай изотропной потери массы из системы.

Согласно закону Кеплера,

Это дает (при постоянной большой полуоси а) следующую зависимость между изменением периода и потерей массы ДМ:

Вуд [7] предположил, что резкое изменение периода могло бы иметь место в том случае, когда один из компонентов теряет массу в результате взрывного выброса вещества с высокой скоростью. Для изменения периода на 1 с требуется потеря солнечной массы. Даже если масса просто переносится от одного компонента к другому, все равно период может измениться. Поскольку нет сомнений, что во многих тесных двойных перенос массы каждый год достигает солнечной массы, некоторые резкие изменения периода могут действительно быть связаны с эруптивным поведением. Если же имеет место непрерывное истечение вещества в виде потока, то можно показать, что при сохранении общей массы и общего момента количества движения справедливо соотношение

где , а - масса растущего компонента. Поскольку предполагается , то период увеличивается или уменьшается в соответствии с тем, переносится ли масса от менее массивного к более массивному компоненту, или наоборот.