南京大学天体物理学课件市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

第五章 密近双星演化 5.1 密近双星分类5.2 激变变星5.3 X射线双星 第1页5.1 密近双星分类 1.洛希瓣和双星分类(1)Roche势和等势面1864年，法国数学家Roche首先提出计算密近双星系统引力势简化模型。方法：考虑在两个相互绕转天体引力势中一个检验粒子运动。第2页 基本假设：1)每个子星内部密度分布是球对称，在动力学上能够认为是质点。2)两子星以圆轨道绕公共质心运动（潮汐力）。3)两子星自转和公转一致（潮汐力）。第3页在以双星公共质心为原点共转坐标系中，任意质点Euler方程是：其中 Coriolis力 Roche势（包含引力和离心力贡献）第4页等势面：(r)=常数曲面族第5页 等势面特点：1)垂直于当地有效重力方向，是等压强面和等密度面2)等势面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，圆心在子星质心处（物质运动主要受较近恒星引力控制）在 和 处Roche势取极小值 第6页(2)洛希瓣(Roche lobe)临界等势面：同时包络两颗子星而且相接于其间一点（L1）等势面。洛希瓣：由临界等势面包围空间。在L1（内拉格朗日）点，两颗子星对物质产生作用力恰好相等，Roche势达极大值。当子星充满洛希瓣后，在内拉格朗日附近物质处于不稳定状态，受到小扰动就会流向伴星，产生物质交流。第7页(3)双星Kopal分类 依据双星中一颗或两颗子星是否充满洛希瓣，能够将双星分为 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，相接双星(contact binaries)：两颗子星均充满洛希瓣，如大熊W。第8页2.双星中物质传输(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星风。(2)洛希瓣渗溢(Roche-lobe overflow)（半相接、相接双星）形成吸积盘(accretion disk)第9页3.大陵(Algol)佯谬(1)大陵五（英仙）(2)轨道周期2.867天(3)主星：B8型主序星(4)M3.7 M,R3 R(5)伴星：G5型亚巨星，(6)M0.8 M,R3.4 R，已充满洛希瓣(7)(2)大陵佯谬：质量小恒星反而演化得快？(8)依据恒星演化理论，质量越大恒星主序寿命越短，越早进入巨星阶段。第10页(3)解释亚巨星子星前身星是一颗双星系统中质量较大主序星，它先演化充满洛希瓣。物质传输使得两子星质量发生逆转。物质传输在初始阶段进行得较快，当两子星质量相等后进行得较慢。第11页5.2 激变变星 1.激变变星(cataclysmic variables)白矮星与红矮星组成半相接双星。白矮星经过吸积伴星物质产生辐射。轨道周期分布在几十分钟至数天，在2至3小时间有一个显著间隙第12页分类B10M 第37页HMXBs are usually X-ray pulsars第38页辐射机制：强磁场吸积流内区截断吸积柱（磁极）束状辐射第39页Low-Mass X-ray BinariesDonor star has late spectral type(A and later),I.e.M1.2M 第40页LMXBs are usually X-ray bursters.4U1705-44第41页暴发机制：吸积中子星表面H壳层失控热核反应.暴发间隔 几小时.暴发能 10-5新星.中子星比白矮星更为致密 表面积小暴发物质量少 表面温度高X射线第42页Black Hole Candidates第43页Persistent Black Hole Candidates in HMXBsCyg X-1第44页Transient Black Hole Candidates in LMXBs第45页MicroquasarsBHCs with strong radio jets.Superluminal motion.第46页The first galactic superluminal source GRS 1915+105第47页第48页SS 433吸积产生喷流轨道周期：13 days喷流速度：0.26 c喷流进动周期：164days致密星：中子星？黑洞？第49页Jets from SS 433Soft X-ray image第50页