כוכב כפול

כוכב כפול (Binary star) הוא מערכת של שני כוכבים או יותר המקיפים מרכז משותף. מערכת כפולה או מערכת בינארית (Binary system) או נעילת גאות הוא מושג כללי יותר המתאר מערכת של שני עצמים אסטרונומיים, בדרך כלל כוכבים, אך לעיתים הכוונה לכוכבי לכת, גלקסיות או אסטרואידים אשר נעים במסלול סביב נקודת מרכז המסה של המערכת.

מעריכים שכ-60% מהכוכבים ביקום מהווים חלק ממערכת כפולת או מרובת כוכבים. המערכות נבדלות זו מזו באופן הגילוי שלהן (ראו סוגים). 

ניתן לאסוף מידע רב מניתוח פיזיקלי מערכות כוכבים כפולות משום שמדידה של מחזור סיבוב של כוכבים כפולים וחקר הספקטרום של כוכבים אינם תלויים במרחק מהמקור (אם אין חומר בין-כוכבי). ניתוח הפיזיקה של מערכות כוכבים כפולים חיוני לקביעת המסות והרדיוסים של כוכבים (היום קיימות שיטות עקיפות נוספות למדידת רדיוסים, אולם הן מדויקות פחות ואינן מספקות מידע לגבי כוכבים הנמצאים על הסדרה הראשית). בכוכבים לוקים אנו מודדים בנוסף האפלת שפה (Limb darkening), המאפשרת קבלת מושג על המבנה התרמי של אטמוספירת הכוכב. פרמטרים נוספים כגון ממדי המערכת הכפולה, מהירות הכוכבים במערכת והמרחק בין בני הזוג ניתנים גם הם למדידה במערכות כפולות. 

ניתן להשתמש בכוכבים כפולים שבהם אחד מהכוכבים הוא חור שחור על מנת למצוא בקלות יחסית חורים שחורים.

סוגים של מערכות כוכבים כפולים
 כוכב כפול אופטי: סוג זה מטעה במעט, אך במקרה ששני כוכבים הם רק למראית עין קרובים האחד לשני, אך למען האמת הם רחוקים מאוד האחד מהשני לאורך הציר של צופה מכדור הארץ, נהוג לכנותם כוכב כפול אופטי, או כוכב בינארי אופטי. כוכבים אלו ייראו ככוכבים רגילים שרחוקים מאוד האחד מהשני עבור צופה ממקום אחר בחלל. לדוגמה הכוכב אלקור שבדובה הגדולה נראה מכדור הארץ כאילו הוא סמוך לכוכב מיזר.

כוכב כפול פיזי: שתי שמשות המקיפות אחת את השנייה ומפעילות השפעות גרוויטציוניות ופיזיות זו על זו. הכוכב אלפא קנטאורי הוא כוכב כזה.

 זוגות אסטרומטריים: במערכות כאלו, רק רכיב אחד נראה בתצפית ישירה, אולם תנועתו מראה שהיא מושפעת מנוכחות רכיב נוסף, בלתי נראה. על ידי ניתוח התנועה של הרכיב הנראה, ניתן לחקור פרמטרים של המערכת כגון זמן המחזור, המרחק בין רכיבי המערכת והמסה הכללית שלה. 

 זוגות ספקטרוסקופיים: זוג כוכבים השייך לקבוצה זו נראה ככוכב בודד. במערכות כאלו בני-הזוג קרובים אחד לשני, או שהמערכת כולה רחוקה מאוד מאתנו כך שלא ניתן להבחין בבני-הזוג בנפרד, אולם את נוכחותם יודעים עקב ניתוח ספקטרום הגלים שמגיע מהם וניתוח תנועתו העדינה של "הכוכב היחיד" במרחב. בעזרת אפקט דופלר, ידוע כי כאשר כוכב מתרחק מאיתנו, גלי האור המגיעים ממנו יסטו בספקטרום לכיוון האדום, וכאשר הוא מתקרב, יסטו לכיוון הכחול, כך גם עם כוכבים פיזיים ספקטרוסקופיים; כאשר כוכב אחד מקיף כוכב אחר, משמע שלנו יראה שבשלב מסוים הוא מתקרב אלינו, ובשלב מסוים הוא מתרחק מאיתנו (התנועה מעגלית), ומכיוון ששני הכוכבים מקיפים זה את רעהו, ניתן לזהות את האפקט בקביעות בכפולים מסוג זה, בדרך כלל: משך "יממה" (זמן ההקפה של כוכב א' את כוכב ב' וההסטה לאדום וחזרה לכחול) הוא משך קבוע ולאחר מס' מדידות בעזרת ספקטרוסקופ (מכשיר שנועד למדוד את קווי הספקטרום) ניתן לדעת מה אורך ההקפה של הכוכבים אחד סביב השני וקרבתם זה לזה.

זוגות ספקטראליים: זוהי למעשה תת-קבוצה של הזוגות הספקטרוסקופיים שהצגנו בסעיף הקודם. בתצפיות נראה זוג כזה כאילו הוא כוכב בודד, אולם בניגוד לקבוצה הקודמת (ספקטרוסקופיים) לא ניתן להבחין באפקט דופלר. אולם, בבחינת הספקטרום של המערכת מקבלים קווי בליעה שונים זה מזה המאפיינים שני כוכבים בעלי תכונות ספקטרליות שונות. דוגמה לכך היא מערכת זוגית המכילה כוכב קר וכוכב חם. לכוכבים קרים ספקטרום שונה מזה של כוכבים חמים. אם רואים כי הספקטרום מכיל את הקווים האופייניים לכוכב קר וגם לזה של הכוכב החם, אזי ניתן להסיק כי מדובר במערכת שבה שני כוכבים.

 זוגות לוקים (או מאפילים): במקרים מיוחדים מאוד, כאשר קו הראייה אל המערכת כמעט מתלכד (או מתלכד לגמרי) עם מישור ההקפה, ניתן לראות שכוכב אחד מסתיר את הכוכב השני, ועקב כך בהירותו הכוללת של הכפול משתנה, על-כן נחשב כוכב כפול זה ככוכב משתנה. הליקוי ואפקט דופלר הנוצר על ידי המהירות המסלולית של הכוכבים, מובחנים היטב במערכות כאלו. במקרה כזה רואים ירידה מחזורית בעוצמת האור הנמדדת מן המערכת. ליקוים חלקיים מובחנים במערכות שמישור ההקפה שלהן אינו נמצא לגמרי על קו הראייה שלנו.

קיימים קטלוגים שונים לרישום כוכבים כפולים, המוכרים ביותר ביניהם הם
(ADS (New General Catalog of Double Stars ו-Sigma על שם האסטרונום הגרמני-רוסי W. Struve.

דוגמאות לכוכבים כפולים
 אלביראו, אחד המפורסמים שבכוכבים הכפולים, אם לא המפורסם שבהם. ניתן להפרדה גם בטלסקופ קטן, ויש קונטרסט צבעים מרשים בין שני הרכיבים.
 קסטור
 GJ 1005
 55 בסרטן
 61 בברבור
 KIC 9832227
 SCR 1845-6357
 HR 6801

ראו גם
 מערכת מרובת כוכבים
 אסטרואיד כפול

קישורים חיצוניים

 
 
 הרצאות וידאו על כוכבים כפולים, באתר המועדון האסטרונומי
 
 

אסטרופיזיקה