二进制星的演变.ppt

第五章 密近双星的演化 ;§5.1 密近双星的分类 ; 基本假设： 1) 每个子星的内部密度分布是球对称的，在动力学上可以认为是质点。 2) 两子星以圆轨道绕公共质心运动（←潮汐力）。 3) 两子星的自转和公转一致（←潮汐力）。 ;在以双星公共质心为原点的共转坐标系中，任意质点的Euler方程是： ;等势面： Φ(r) = 常数的曲面族; 等势面的特点： 1) 垂直于本地的有效重力方向，是等压强面和等密度面 2) 等势面的形状取决于子星质量比，大小取决于双星距离 3) 当r a时，等势面是圆形，圆心在公共质心处 4) 当r →R时，等势面是圆形，圆心在子星的质心处（物质的运动主要受较近恒星的引力控制） → 在 和 处Roche势取极小值 ;(2) 洛希瓣 (Roche lobe) 临界等势面：同时包络两颗子星并且相接于其间一点（L1）的等势面。 洛希瓣：由临界等势面包围的空间。 ;(3) 双星的Kopal分类 根据双星中的一颗或两颗子星是否充满洛希瓣，可以将双星分为 不相接双星 (detached binaries)：两颗子星均未充满洛希瓣， 半相接双星 (semidetached binaries)：一颗子星充满洛希瓣，如天琴β， 相接双星 (contact binaries)：两颗子星均充满洛希瓣，如大熊W。 ;2. 双星中的物质传输 (1) 星风传输（不相接、半相接双星） 大质量恒星在演化过程中通常有强烈的星风。 ;3. 大陵 (Algol) 佯谬 大陵五（英仙β） 轨道周期2.867天 主星：B8型主序星 M＝3.7 M⊙, R＝3 R⊙ 伴星：G5型亚巨星， M＝0.8 M⊙, R＝3.4 R⊙，已充满洛希瓣 (2) 大陵佯谬：质量小的恒星反而演化得快？ 根据恒星演化理论，质量越大的恒星主序寿命越短，越早进入巨星阶段。 ;(3) 解释 亚巨星子星的前身星是一颗双星系统中质量较大的主序星，它先演化充满洛希瓣。 物质传输使得两子星的质量发生逆转。 物质传输在初始阶段进行得较快，当两子星的质量相等后进行得较慢。 ;§5.2 激变变星 ;分类; 辐射主要在光学和紫外波段 爆发时的能量释放率 ~ 1045-1046 ergs-1 抛射约10-5-10-3 M⊙ 的物质，抛射物质速度~100-5000 kms-1;例如 Nova Herculis 1934 爆发时星等为3m; (b) 两个月后星等为12m; (c) 40年后向外抛射的物质半径达0.05 ly ;Nova Cygni 1975 爆发时星等为2m; (b) 爆发后降为15m;(2) 物理解释;An ocean of hydrogen forms on the white dwarfs surface. Intense pressure and heat build at the bottom of the hydrogen ocean, eventually leading to a massive explosion, which blows off the outer layers of hydrogen. Then the siphoning process begins again. ;The nova outbursts lasts for tens to hundreds of days. Eventually, as in this HST image of Nova Cygni 1992, the ejected envelope is visible as a limb-brightened shell expanding away from the binary (the central point source in this image) at speeds of a few hundred to a few thousand km/s. ;T Pyxidis 爆发间隔约20年;The first wave, or shell, of blown-off matter travels at a terrific rate of speed. The shells outer edge moves faster than its inner edge. Gaseous knots observed by Hubble may form from shock waves that occur when matter ejected during the most recent explosion collides with slow-moving material from the previ