כצעד ראשון בהבנת הפריסה של גלקסיית שביל החלב, נבחן את הסביבה בה נמצאים הכוכבים. רוב הכוכבים אינם נוודים בודדים בחלל. ארבעה מששת הכוכבים הקרובים למערכת השמש מוכרים ככוכבים בעלי בני לוויה. סקרים מסוג זה מצביעים על כך שיותר משני שלישים מכל הכוכבים נמצאים במערכות של שניים או יותר כוכבים המקיפים זה את זה. זו ממש הפתעה! השמש שלנו היא כוכב בודד ולכן הסביבה המיידית שלנו אינה מכינה אותנו לעובדה שרוב הכוכבים אינם בודדים. כל זוג כוכבים המקיפים זה את זה נקרא כוכב בינארי או כוכב כפול. כל קבוצה שבה יותר משני כוכבים היא מערכת מרובת כוכבים.
באדיבות NASA.
נושא איתור מספר מערכות בינאריות ומערכות מרובות כוכבים מהווה אתגר לאסטרונומים. קל יותר להתבונן בכוכבים הקרובים, אך הם מספקים מדגם סטטיסטי קטן מדי מכדי להיות אמין. במרחקים גדולים יותר קיימים כוכבים רבים, אבל לא ניתן להבחין בכוכבים בעלי עוצמת הארה נמוכה. נתונים על מערכות של כוכבים בינאריים שנאספו בשיטה ספקטרוסקופית סובלים מהטיה כלפי זוגות עם מרחקים קטנים ביניהם, משום שלפי חוקי קפלר המהירות הגדולה ביותר מתקיימת כאשר הכוכבים סמוכים זה לזה, אז קל יותר לזהותם באמצאות אפקט בדופלר, ולכן הסיכוי לגלותם גדל. נתונים בינאריים חזותיים מוטים למרחקי הפרדה גדולים, הדבר מאפשר זיהוי קל יותר של שני הכוכבים. כל ההטיות גורמות לכך שהנתונים התצפיתיים אינם מייצגים את כלל אוכלוסיית הכוכבים הכפולים, ומושפעות מדרך הבחירה.
מחקר זהיר של 25 הכוכבים הקרובים ביותר לשמש מראה כי כמחציתם הם כוכבים בודדים. נבהיר: 48% הם כוכבים בודדים, 36% הם כוכבים בינאריים, 12% הם מערכות משולשות, ו- 4% שייכים למערכות בעלות ארבעה כוכבים. מחקרים של דגימות גדולות יותר מראים שרק כ- 1% מהכוכבים החיים במערכות עם חמישה שותפים. כאשר אנו מגיעים למערכות של שישה שותפים, ההגדרות של מערכות מרובות הופכות להיות מעורפלות. לא ברור אם יש לקבץ את המערכות הקרובות כמו טרפזיום בערפילית אוריון כמערכות מרובות. בשנת 1982 פורסם קטלוג ייל המכיל 9,096 מערכות מרובות כוכבים החל במערכת אחת עם 17 שותפים. מערכות כאלה מציגות מחזה מעניין. למעשה, האחוזים המצוטטים הם גבולות נמוכים יותר – סביר להניח שלרבים מהכוכבים היחידים לכאורה יש בני לוויה קטנים ועמומים מכדי לזהותם. אסטרונומים מעריכים שלרוב הכוכבים יש לפחות בן לוויה אחד. אם נכון הדבר, הרי שהשמש שלנו היא כוכב יוצא דופן מעט!
אם המסקנה שהשמש שלנו היא כוכב יוצא דופן הרי שדבר משנה לחלוטין את ההבנה שלנו לגבי התפתחות כוכבים. הרעיון ששמי הלילה מלאים בכוכבים בודדים, נפרדים מוטעה. על האסטרונומים להבין את מקורם ואת דרך התפתחותם של מערכות בנות שניים, שלושה או ארבעה כוכבים כדי לטעון להבנה כוללת של התפתחות כוכבים. מתברר כי על הכוכבים הבינאריים לעבור כמה שלבים מעניינים לאורך הדרך של התפתחות הכוכבים. המאפיינים המסלוליים של מערכות כוכבים מרובות נחלק לשתי קטגוריות עיקריות. מערכות שבהן קיימות "הייררכיות" המסלולים מקוננים ואינם חוצים זה את זה. לדוגמה, ישנן ארבע מערכות המכילות שני כוכבים בינאריים אשר מרוחקים אחד מהשני באופן ניכר. במקרה זה, כל אחד משני הכוכבים הבינאריים יכול להיות מטופל ככוכב בודד. ניתן לטפל באמצעות חוקי קפלר במסלול של מרכז הכובד המשותף. במערכות הנקראות "טרפזיה", מסלולי הכוכבים משתלבים, והם לעתים קרובות כאוטיים ובלתי יציבים.
באדיבות NASA
מדוע מערכות אלו חשובות להבנת היקום? ראשית, כוכבים בינאריים מאפשרים לנו למדוד את המסה הכוכבית תוך שימוש בחוקים של קפלר וניוטון. זוהי הדרך היחידה למדוד את מסה של כוכב ישירות, והיא יכולה להיות אחת השיטות היעילות ביותר לזיהוי כוכב בן לוויה שהוא רפה או חור שחור. שנית, אנו יכולים ללמוד על אבולוציה כוכבית על ידי חקירה של כוכבים בעלי מסה שונה, שאנו מאמינים כי נוצרו בו זמנית. ההתפתחות של ננס לבן סביב ענק אדום יכול להיות שונה מאוד מההתפתחות של ננס לבן בודד. אנחנו חייבים להיות בטוחים כי התיאוריות שלנו ביחס היווצרות כוכבים ואבולוציה שלהם יכולה להסביר את ההתפתחות של כוכבים בינאריים ומערכות מרובות. שלישית, ישנם מקרים נדירים שבהם שני כוכבים במסלולים קרובים כדי להעביר חומר ביניהם. מערכות אלו פועלות כמעבדות מרתקות לתופעות של אנרגיות גבוהות, כמו תנועות גז במהירויות גבוהות המגיע לטמפרטורות גבוהות מאוד.
Author: Chris Impey