Каталог / Задача 11.4
542 задач
ВСОШ Региональный 2011 11 класс теоретическая #звёздное небо#небесная механика ID 717

№ 11.4Задача 11.4

  • 4. Условие. Двойная звезда состоит из одинаковых компонент солнечного типа, обращающихся по круговой орбите вокруг общего центра масс. Система является затменной переменной, а линия водорода Нα (6563 Å) каждые 5 лет сначала раздваивается на 1.0 Å, а потом вновь сливается воедино. Чему равно расстояние между звездами?
  • 4. Решение. Так как система является затменной переменной, звезды периодически оказываются на одном луче зрения одна за другой. При этом звезды не являются гигантами, а система не тесная (на это указывает период спектральных изменений). Следовательно, плоскость орбит звезд образует малый угол с лучом зрения. Во время затмений звезды будут иметь равные лучевые скорости относительно Земли, и линии от обеих звезд в спектре системы сольются воедино. Однако, через четверть орбитального периода одна из звезд будет двигаться с орбитальной скоростью v в сторону Земли, а другая с той же скоростью от Земли. Разница их лучевых скоростей составит 2v. Разница наблюдаемых длин волн линии Н $\alpha$ в спектрах звезд составит

$$\Delta \lambda = \lambda \cdot (1 + \frac{v}{c}) - \lambda \cdot (1 - \frac{v}{c}) = \lambda \cdot \frac{2v}{c}.$$

Решение

Здесь $\lambda$ — длина волны линии Н $\alpha$ , c — скорость света. Отсюда можно вычислить орбитальную скорость звезд:

$$v = c \frac{\Delta \lambda}{2\lambda},$$

что составляет 23 км/с. Максимальное расхождение линий наблюдается дважды за орбитальный период T, который, таким образом, составляет 10 лет. Радиус орбиты каждой из звезд составляет

$$R = \frac{v \cdot T}{2\pi} = 7.7 \ a.e.$$

Расстояние между звездами есть удвоенная величина радиуса — около 15 а.е. Система действительно не является тесной, расстояние между звездами значительно больше их размеров.

Ответ

около 15 а.е.

решение ответ
Предложить правку