قرن نوزدهم و ماهیت کار

دانلود پایان نامه

شکل (1-3). نمایی از سیر تحولی یک سیستم پیش ستاره ای
شکل (1-3). نمایی از سیر تحولی یک سیستم پیش ستاره ای
تا سال 1995 میلادی بیش از 100 سیاره در اطراف ستارگان همسایه مشابه با خورشید کشف شد. حرکت ستاره به همراه سیاره شامل جابجایی دوپلری متناوب دوره ای قابل تشخیصی در خطـوط طیفی اش می شود. در این گونه سیستم ها مانند سیستم خورشیدی، قرص پیش سیاره ای تقریبا پراکنده شده است و ستاره و سیارات شکل گرفته اند.
قسمت اعظمی از قرص های پیش ستاره ای در ستارگان T-Tauri شکل می گیرد. ستارگان T-Tauri پیش ستارگان رشته اصلی هستند که معمولا از هیدروژن و هلیم تشکیل شده و حدود 2% از جرم آن ها را گرد و غبار تشکیل می دهد [20، 21، 22] و جرمی کمتر از 2 برابر جرم خورشید داشته و دمای سطح آن ها مشابه با ستارگان رشته اصلی با همان جرم است، اما آن ها بدلیل شعاع بزرگتر، درخشندگی بیشتری دارند. دمای مرکز آن ها برای همجوشی هیدروژن بسیار پایین است و در مسیر حرکت به سوی رشته اصلی از انرژی گرانشی آزاد شده نیرو می گیرند و بعد از حدود 108 سال به رشته اصلی می رسند و بسیار فعال و متغیر هستند.
تقریبا نیمی از ستارگـان T-Tauri دارای قرص هـای پیش سیاره ای هستند و ناپدید شدن این قرص ها به بیش از 107 سال زمان نیاز دارد. بیشتر ستارگان T-Tauri در سیستم های دوتایی بوده و احتمال می رود که میدان مغناطیسی فعال و بادهای ستاره ای و امواج آلفـن ، عامل انتقال تکانـه زاویه ای در این ستارگان باشند.
1-4-2 قرص ستاره های دوتایی
بیشتر ستارگان به صورت سیستم های دوتایی شکل می گیرند [23]. ستاره پرجرم تر سریع تر تحول یافته و به انتهای عمر خود می رسد و به یکی از حالت های کوتوله سفید، ستاره نوترونی و یا سیاهچاله تبدیل می شود. در این زمان ستاره دوم ممکن است همچنان در سیر تحولی خود در رشته اصلی باشد. اگر مدارهای این دوتایی بطور قابل توجهی به یکدیگر نزدیک باشند، ستاره دوم می تواند در حالاتی از حد روچ یا سطح هم پتانسیل گرانشی خود خارج شده و روی همدم چگال خود بریزد. بدلیل چرخش در مدار دوتایی و وجود مقدار قابل توجهی اندازه حرکت زاویه ای این انتقـال گـاز نمـی تواند به طور مستقیم انجـام پذیرد و در عوض یک قرص برافزایشـی در اطراف ستاره شکـل می گیرد. بدلیل وجود گشتاور وشکسانی در درون قرص، گاز به تدریج تکانه زاویه ای خود را از دست می دهد و با حرکت مارپیچی به سمت داخل توسط جسم مرکزی جمع می شود. همینطور که گاز به عمق چاه پتانسیل حرکت می کند، انرژی آزاد کرده و قرص را درخشان می کند.
جزئیات مطالعه اندرکنش سیستمهای دوتایی اهمیت تکانه زاویه ای را در برافزایش آشکار کرده است.
به دو دلیل بسیاری از دوتایی ها در چند مرحله از عمرشان مواد را انتقال می دهند:
الف) در دوره ای از تحولشان، یکی از ستاره ها در سیستم دوتایی شعاعش افزایش می یابد، یا جدایی بین دوتایی کم میشود، به نحوی که کشش گرانشی یکی از ستاره ها مواد را از لایه های بیرونی ستاره دیگر برداشت می کند (لبریز شدن حد روچ ).
شکل (1-4). نمایی از قرص سیستم دوتایی
شکل (1-4). نمایی از قرص سیستم دوتایی
ب) یکی از ستاره ها ممکن است در مرحله ای از تحول، مقداری از جرم خود را به شکل باد ستاره ای به بیرون براند، که بعضی از این مواد بوسیله گرانش ستاره همدم اسیر می شوند.
حالت توصیف شده (الف) اول بار در قرن نوزدهم بوسیله ریاضیدان فرانسوی به نام ادوارد روچ در ارتباط با تخریب یا بقاء مدار قمرهای سیاره ای مطالعه شد، که به این خاطر به نام او پیوند خورده است. ماهیت کار روچ بررسی یک ذره آزمون در پتانسیل گرانشی دو جسم سنگین است که در حال چرخیدن به دور یکدیگر تحت نفوذ جاذبه گرانشی متقابل هم هستند. با توجه به نیروهای گرانشی و مرکزگرای یک دوتایی، پتانسیل روچ در واحد جرم بصورت زیر می باشد

که و بردارهای موقعیت مرکز دو ستاره و سرعت زاویه ای در یک چهارچوب لخت می باشند. در اینجا ما مسئله برافزایش را با رسم سطوح همپتانسیل ادامه می دهیم (شکل 1-5).
همانطور که در شکل (1-5) نشان داده شده است، پنج نقطه لاگرانژی وجود دارد، که مهمترین آنها برای یک اندرکنش دوتایی، درونی ترین نقطه لاگرانژی یعنی است، که یک نقطه زینی بین دو ستاره میباشد و ساده ترین مسیر برای اینکه ماده بین آنها انتقال پیدا کند را نشان می دهد. بدین علت که مواد بدون
صرف هیچ انرژی از این نقطه انتقال پیدا می کنند. حد روچ یک ستاره، سطح همپتانسیل قطره اشکی شکل (در سه بعد) است که در نقطه با یکدیگر تماس دارند. اگر ستاره فراتر از حد روچ برود، مواد از طریق نقطه به ستاره همدم انتقال پیدا خواهند کرد. به علت اینکه مواد دارای تکانه زاویه ای می باشند، شکل (1-5): پتانسیل روچ یک ستاره دوتایی معمولی با نسبت جرمی 0.33(برافزایش کننده سه برابر سنگینتر از دهنده جرم)، اگر این دوتایی اندر کنش معمولی داشته باشند، ستاره سنگینتر در سمت چپ و ستاره اعطاء کننده جرم در سمت راست قرار دارد.
شکل (1-5): پتانسیل روچ یک ستاره دوتایی معمولی با نسبت جرمی 0.33(برافزایش کننده سه برابر سنگینتر از دهنده جرم)، اگر این دوتایی اندر کنش معمولی داشته باشند، ستاره سنگینتر در سمت چپ و ستاره اعطاء کننده جرم در سمت راست قرار دارد.
مستقیما به سمت ستاره همدم پیش نمی روند و در عوض، یک حلقه را در اطراف ستاره همدم تشکیل می دهند. اندرکنش های وشکسانی باعث خواهد شد که حلقه در درون قرص گسترده شود.

این مطلب مشابه را هم بخوانید :   تغییرات تکنولوژی و ارتباطات سازمانی

نقاط و (خط واصل بین این دو نقطه از مرکز دو ستاره عبور می کند) نیز نقاط زینی می باشند و نقاط و ماکزیمم پتانسیل هستند. چهار نقطه ، ، و نقاط تعادل ناپایدار هستند که ممکن است مواد در آنها گیر بیافتند.
ستارههای دوتایی از لحاظ جدائیشان به سه دسته تقسیم می شوند: دوتاییهای جدا، دوتاییهای نیمه جدا و دوتاییهای تماسی. در دوتاییهای جدا، هر دو ستاره در درون حد روچ خودشان هستند و معمولا هیچ مبادله ماده بین آنها وجود ندارد. اکثریت ستاره های دوتایی از این نوع هستند. در یک دوتایی نیمه جدا، یکی از ستاره ها به اندازه کافی بزرگ است که با حد روچ خودش برخورد کند و در نتیجه مواد از طریق نقطه به حد روچ ستاره همدم وارد می شوند. این دسته از دوتاییها تنوعی از اجرام را شامل می شوند: الگول ها [24] که ستاره اولیه یک ستاره معمولی می باشد، متغیرهای کاتالیسمیک [25] که ستاره اولیه یک کوتوله می باشد و دوتایی های پرتو x ]26[ که در اینجا ستاره اولیه یک ستاره نوترونی یا یک سیاهچاله می باشد. در دوتاییهای تماسی هر دو ستاره حد روچ های خودشان را پر یا بیش از اندازه پر می کنند و آنها یک شکل دمبلی عجیب را تشکیل می دهند که دو هسته ستارهای در یک پوش مشترک قرار دارند.
با توجه به تحول ستارهای، نوع یک دوتایی به علت تغییر شعاع ستاره ها تغییر می کند. به علت از دست دادن جرم توسط بادهای ستاره ای و تابش گرانشی تکانه زاویه ای سیستم کاهش می یابد، در نتیجه این کاهش تکانه زاویه ای باعث تغییر فاصله جدایی یک دوتایی می شود. بیشتر اندرکنش های دوتایی در سیستم های نیمه جدا رخ میدهند که از سرریز شدن مواد از حد روچ رخ می دهد. البته دوتایی های تماسی نیز درصد زیادی از اندرکنش ها را نشان می دهند، همچنین دوتایی جدا با جرم بالا و دارای پرتو x اندرکنش هایی را نشان میدهند که از طریق یک باد ستارهای قوی رخ می دهد. ستاره دهنده جرم در دورهای از عمرش مواد را به شکل باد ستاره ای به بیرون میراند و همزمان گرانش ستاره همدمش با غلبه بر انرژی جنبشی باد، مواد را به سمت خود میکشد. به علت اینکه مواد دارای تکانه زاویه ای هستند، تشکیل یک قرص را اطراف ستاره همدم میسر میسازند. در سیستمهایی دوتایی نیمه جدا که ستاره اولیه یک ستاره نوترونی یا سیاهچاله می باشد و ستاره دهنده جرم یک ستاره با جرم پایین (تقریبا کوچکتر یا مساوی جرم خورشید) باشد، شاهد یک دوتایی با جرم پایین و دارای پرتو x هستیم. سیستم هایـی با کوتوله سفید در متغیرهای کاتالیسمیک [25] شناخته شده اند. بیشتر آنها فـوران های مهیبی را به نمایش می گذارند. لایه هایی که جمع می شوند، تحت فرایندهای حرارتی هسته ای منجر به تولید انفجارهایی می شوند که به صورت تناوبی در قرص اتفاق می افتند. بعضی از این هـا برای قرن ها بود که شناخته شده بودند اما ماهیت فیزیکی آن ها کشف نشده بود.