Viacnásobná hviezda

Viacnásobná hviezda je systém pozostávajúci z troch alebo viacerých hviezd, ktoré sa zo Zeme javia pri sebe blízko na oblohe. Toto môže byť dôsledkom fyzickej blízkosti hviezd a ich vzájomného gravitačného pôsobenia, vtedy je viacnásobná hviezda považovaná za "fyzickú". V druhom prípade môže byť ich blízkosť iba domnelá, vtedy ide o "optický" systém. Fyzické viacnásobné hviezdy sa vo všeobecnosti nazývajú aj viacnásobnými hviezdnymi sústavami.
Väčšina týchto systémov sú trojhviezdy často označované ako "trinary" alebo "temary". Väčšie systémy, ako sú štvorhiezdy, päťhviezdy, šesťhviezdy a tak ďalej, sa štatisticky vyskytujú menej.
Veľkosť systému viacnásobnej hviezdy sa pohybuje v strede medzi systémom dvojhviezdy, s dvoma hviezdami na stabilných obežných dráhach a otvorenými hviezdokopami, ktoré majú komplexnejšiu dynamiku a obsahujú od 100 do 1000 hviezd. Môžu byť rozdelené do dvoch tried, ktoré zodpovedajú týmto dvom extrémom. Väčšina viacnásobných hviezd je usporiadaná hierarchickým spôsobom s menšou obežnou dráhou umiestnenou vo vnútri väčšej obežnej dráhy. V takýchto systémoch je málo interakcií medzi obežnými dráhami, pričom podobne ako u dvojhviezd sú stabilné. Ďalšie viacnásobné hviezdy, označované ako "trapezia", sú veľmi mladé, nestabilné systémy. Predpokladá sa, že vznikli vo hviezdnych "škôlkach" a rýchlo sa oddelili do viacnásobnej hviezdy. Príkladom takého systému je Trapéz v hmlovine Orión.
Hierarchia.
Systémy trojhviezd.
Vo fyzickom systéme trojhviezd každá hviezda obieha okolo ťažiska systému. Zvyčajne dve hviezdy vytvoria uzatvorený dvojhviezdny systém a tretia hviezda obieha tento pár vo vzdialenosti oveľa väčšej ako sú obežné dráhy prvých dvoch hviezd. Toto usporiadanie sa nazýva "hierarchické". Dôvodom pre takéto usporiadanie je, že ak sú veľkosti vnútorných a vonkajších obežných dráh porovnateľne veľké, systém sa môže stať dynamicky nestálym, čo vedie k vyvrhnutiu hviezdy z takéto systému. 
Trojhviezda, v ktorej nie sú všetky hviezdy gravitačne spojené, môže obsahovať fyzickú dvojhviezdu a ďalšiu optickú hviezdu (spoločníka), akou je napríklad Alfirk. Zriedkavo sa môže vyskytnúť aj čisto optická trojhviezda akou je Gamma Serpentis, kde je každá z trojice v úplne inej vzdialenosti od Zeme.
Vyššia početnosť.
Hierarchické viacnásobné hviezdne systémy s viac ako troma hviezdami môžu vytvoriť viac komplikovaných usporiadaní, ktoré môžu byť znázornené na tzv. mobilnom diagrame. Na obrázku vľavo sú znázornené niektoré príklady. Každá úroveň diagramu znázorňuje rozklad systému na dva alebo viac systémov s menšou veľkosťou. Počet úrovní v diagrame sa nazýva "hierarchia".
Jednoduchý diagram hierarchie 1, ako je znázornené v b, popisuje systém dvojhviezdy.
Jednoduchý diagram hierarchie 2 môže popisovať systém trojhviezdy ako je c, alebo štvorhviezdy ako je d.
Jednoduchý diagram hierarchie 3 môže popisovať systémy od štyroch do ôsmich hviezd. Mobilný diagram e znázorňuje príklad štvorhiezdneho systému hierarchie 3 skladajúceho sa z jednej vzdialenej hviezdy obiehajúcej okolo blízkej dvojhviezdy, pričom jedna zložka dvojhviezdy je zároveň ešte bližšou dvojhviezdou.
Skutočným príkladom systému hierarchie 3 je Kastor, tiež známy ako Alpha Geminorum alebo α Gem. Skladá sa z viditeľnej dvojhviezdy (javí sa tak), ktorá po bližšom preskúmaní pozostáva z dvoch spektroskopických dvojhviezd. Môže byť aj štvorhviezdou hierarchie 2, podobne ako "d", okolo ktorej obieha ďalšia nejasná hviezda, ktorá sa javí ako červená trpaslíčia dvojhviezda. Týmto spôsobom by z nej bola šesťhviezda hierarchie 3.
Maximálnou hierarchiou v A. A. Tokovininovom katalógu viacnásobných hviezd y roku 1999 je 4. Napríklad hviezdy Gliese 644A a Gliese 644B sú sformované do blízkej viditeľnej dvojhviezdy, zatiaľ čo Gliese 644B je spektroskopickou dvojhviezdou, takže ide o trojhviezdny systém. Tento systém má vzdialenú viditeľnú obiehajúcu hviezdu Gliese 643 a ešte vzdialenejšiu Gliese 644C. Tieto hviezdy na seba gravitačne pôsobia. Takto vzniká päťhviezda s hierarchiou 4 podobne ako v "f".
Vyššie hierarchie sú tiež možné. Väčšina týchto hierarchií sú buď stále systémy alebo trpia vnútornými poruchami. Ostatné komplexné viacnásobné hviezdy sa časom teoreticky rozdrobia na menej komplexné systémy ako sú častejšie pozorované trojhviezdy, prípadne aj štvorhviezdy.
Trapézia.
Druhá známa trieda viacnásobných hviezd pozostáva z mladých trapézií, pomenovaných podľa viacnásobnej hviezdy známej ako Trapéz v srdci hmloviny Orión. Takéto systémy nie sú vzácne, ale často sa vyskytujú v blízkosti alebo vo vnútri jasných hmlovín. Tieto hviezdy nemajú štandardné hierarchické vzťahy, ale kompletné nestabilné obežné dráhy, kde centrum gravitácie nie je pevne fixované na jeden bod, ale pohybuje sa v závislosti od toho, ako hviezdy menia svoje spoločné pozície. Tento vzťah sa nazýva "Interplay" (súhra). Takéto hviezdy sa nakoniec upokoja a vytvoria blízku dvojhviezdu so vzdialeným spoločníkom, ďalšou hviezdou, ktorá bola kedysi súčasťou systému, ale bola vyvrhnutá svojou veľkou rýchlosťou do medzihviezdneho priestoru. Príkladom takýchto vyvrhnutých hviezd môžu byť AE Aurigae, Mu Columbae a 53 Arietis, ktoré sa dostali do Trapéza v hmlovine Orión pred niekoľkými miliónmi rokov.
Obežný pohyb viacnásobných hviezd.
Vypočítanie ťažiska dvojhviezd.
V prípade jednoduchej dvojhviezdy ("r1") je vzdialenosť od ťažiska prvej hviezdy k ťažisku hmoty daná:
kde:
Ak "a" je veľká polos obežnej dráhy na elipse jedného telesa okolo druhého, potom "r1" bude veľká polos obežnej dráhy prvého telesa okolo ťažiska hmoty alebo barycentra, a "r"2 = "a" - "r"1 bude veľká polos obežnej dráhy druhého telesa. Ak sa centrum hmoty nachádza vo vnútri masívnejšieho telesa, tak toto teleso sa bude javiť ako rozkmitané s postrehnuteľnou obežnou dráhou.
Ťažiská hmoty.
Obrázky sú reprezentačné a nie simulované. Pozícia červeného kríža označuje centrum gravitácie systému.
Označenia a názvoslovie.
Označenia viacnásobných hviezd.
Komponenty viacnásobných hviezd môžu byť špecifikované pripojením prípon, A, B, C atď., do označenia systémov. Prípony AB môžu byť použité na označenie páru skladajúceho sa z A a B. Postupnosť písmen B, C, atď. môže poukazovať na odlúčenie od komponentu A. Komponenty objavené v blízkosti už existujúceho komponentu môžu byť označované Aa, Ba atď.
Názvoslovie v katalógu viacnásobných hviezd.
A. A. Tokovininov hviezdny katalóg viacnásobných hviezd používa systém, v ktorom každý podsystém v mobilnom diagrame je kódovaný postupnosťou číslic. V mobilnom diagrame d (na obrázku hore), sa napríklad najširšiemu systému priradí číslo 1, zatiaľ čo podsystémy obsahujúce jeho základné komponenty budú označené ako 11 a podsystémy obsahujúce jeho druhotné komponenty budú označené ako 12. Podsystémy, ktoré sa objavia pod tým v mobilnom diagrame, budú očíslované tromi, štyrmi alebo viacerými číslicami. Keď sa touto metódou popisuje nie-hierarchický systém, rovnaké číslo podsystému sa použije viac ako raz, napríklad, systém s tromi optickými komponentami A, B a C, pričom žiadne dva z nich nemôžu byť zoskupené do podsystému, bude mať dva podsystémy označené číslom 1 označujúcim dve dvojhviezdy AB a AC. V tomto prípade, ak B a C boli potom spojené do dvojhviezd, tak tieto budú mať označenie podsystémov 12 a 13.
Budúce názvoslovie systémov viacnásobných hviezd.
Súčasné názvoslovie dvojhviezd a viacnásobných hviezd môže pôsobiť zmätočne pri rôznych spôsoboch rozdielneho označovania novoobjavených dvojhviezd. Príkladom sú označenia pri objavení optických dvojhviezd a označenia dvojhviezd v zákryte. Navyše aj čísla komponentov môžu byť udávané rôzne, v závislosti od rôznych autorov (jeden dá A a druhý dá C). Rokovania začaté v roku 1999 vyústili do štyroch navrhovaných schém na riešenie tohto problému:
Pre systém označovania, identifikovanie hierarchie vo vnútri systému, je výhodnejšie pri identifikovaní podsystémov a vypočítavaní ich vlastností.