Задача 6
Двойная звезда Поррима (γ Девы) состоит из двух одинаковых компонент. На рисунке приведены измеренные положения одной из звезд (маленькие крестики) относительно другой, которая считалась неподвижной и помечена большим крестом. Измерения производились в течение орбитального периода (169 лет). Усредненные положения показаны в виде линии эллипса. Считая, что малая ось орбит звезд в пространстве лежит в плоскости рисунка, найдите наклон самой плоскости орбит к плоскости рисунка.
Решение
Показать решение
На рисунке показан видимый путь одной звезды относительно другой. В реальности обе звезды движутся вокруг центра масс по орбитам одинаковой формы в одной плоскости, одновременно проходя перицентр. При этом эксцентриситет каждой из орбит будет равен эксцентриситету эллипса, который одна звезда описывает вокруг другой. Поэтому мы можем рассматривать данный эллипс в задаче и считать одну из звезд неподвижной.
Из рисунка, данного в условии задачи, мы можем определить три параметра: видимую большую полуось эллипса a-3.12", видимую малую полуось эллипса b-1.65", видимое перицентрическое расстояние p-0.36".
По условию задачи, малая ось орбит звезд лежит в плоскости наблюдения (перпендикулярна направлению на наблюдателя), и ее видимые размеры соответствуют пространственным. Большая ось эллипса образует с картинной плоскостью угол i, и ее видимые размеры уменьшаются из-за эффекта проекции:
То же самое относится и к перицентрическому расстоянию:
Отсюда мы можем определить эксцентриситет орбит звезд:
С другой стороны, большая полуось эллипса выражается из малой с помощью формулы:
Отсюда мы получаем искомый угол наклона:
Если бы орбиты компонент Порримы лежали в плоскости неба, видимая траектория одной звезды относительно другой представляла бы более вытянутый эллипс, показанный на рисунке пунктирной линией. В реальности, линия узлов орбит спутников несколько отличается от малой оси, и наклон орбит звезд Девы к плоскости неба немного превышает полученное значение.