Sistemele stelare

Cea mai mare parte a materiei din Universul vizibil se află concentrată în stele. în spaţiu, stelele nu duc o existenţă solitară, ele având tendinţa de a se aglomera în grupuri numite sisteme stelare.

Mii ÅŸi milioane de stele se aglomerează formând imense galaxii eliptice sau spiralate - mari “insule” stelare, cu spaÅ£ii goale între ele. în cadrul unei galaxii obiÅŸnuite, grupuri formate din sute de mii de stele pot călători împreună sub forma unor aglomerări globulare, îngrămădite. Grupuri de sute de stele se pot deplasa împreună în aranjamente mai largi, numite adesea aglomerări deschise.
La o scară mai mică, grupuri formate din până la şase stele se pot deplasa împreună formând un aşa-numit sistem stelar multiplu. Cel mai obişnuit sistem de acest fel este cel binar, care este alcătuit din două stele; el este adesea numit stea dublă. în medie, la fiecare o sută de stele, doar treizeci sunt stele unice, patruzeci şi şapte sunt stele binare şi douăzeci şi trei sunt stele multiple.

Sistemul multiplu de stele

Spre deosebire de stelele care compun o constelaţie, cele dintr-un sistem multiplu se află relativ aproape una de alta, ele fiind legate între ele prin foitele lor gravitaţionale. în timp ce se deplasează prin spaţiu ele execută şi o mişcare de revoluţie în jurul centrului de gravitaţie al sistemului stelar, numit baricentru.  Steaua centrală care luminează în constelaţia cunoscută sub numele de Carul iMare, este steaua numită Mizar. Dacă studiem cu atenţie această stea, putem observa în apropierea ei o a doua stea, mai puţin strălucitoare, Alcor.
Mizar - Alcor reprezintă un exemplu tipic de stea binară, vizibilă cu ochiul liber. Dacă însă se studiază steaua Mizar prin intermediul unui telescop, se poate observa uşor că şi această stea este, la rândul ei, formată din două stele: Mizar A şi B, deci este şi ea o stea binară.

Binare vizibile

Dacă aceste stele binare pot fi observate cu ochiul liber sau prin intermediul telescopului, ele se numesc binare vizibile. Pe cer mai există numeroase alte exemple de binare vizibile. Cea mai apropiată şi mai strălucitoare, Alfa Centauri, observată printr-un telescop, apare dublă, ceea ce înseamnă că este o stea binară vizibilă. O a treia stea foarte strălucitoare, care aparţine acestui sistem. Proxima Centauri, este steaua cea mai apropiata de Terra. Stelele care intră în componenţa binarelor vizibile au culori care diferă foarte mult. Aceste stele sunt vizibile cu ajutorul unor telescoape de refracţie care le permit astronomilor să facă măsurători precise ale poziţiilor stelelor, ceea ce mai apoi duce la determinarea vitezei şi a direcţiei de deplasare a acestora.

Binare spectroscopice

In anumite sisteme stelare binare, cele două componente sunt atât de apropiate, încât este imposibil să le distingi, chiar şi cu ajutorul celor mai sofisticate telescoape. Ele pot fi însă detectate cu ajutorul unor aparate speciale numite spectroscoape, prin studierea luminii pe care acestea le emit. Atunci când lumina emisă de o stea este trecută printr-un spectroscop, ea se va descompune într-un spectru sau va produce o împrăştiere a culorilor, în care vor exista un număr de linii întunecate.
Liniile îşi modifică poziţia în funcţie de sensul de deplasare al stelei, dacă aceasta se apropie sau se îndepărtează de noi. Spectrul unei stele binare relevă două seturi de linii. Aceste linii îşi schimbă poziţia în timp ce componentele se deplasează alternativ.

Binare fotometrice (stele variabile cu eclipsă)

Componentele unor sisteme stelare binare execută o mişcare de revoluţie, a uneia în jurul celeilalte, astfel încât ceea ce se poate observa este de fapt orbita lor. Aceasta înseamnă că, periodic, componentele sistemului se deplasează una în faţa celeilalte, sau chiar se eclipsează una pe alta. Un asemenea sistem se numeşte sistem binar fotometric sau stele variabile cu eclipsă. în timpul fazei de eclipsă va rămâne vizibilă doar o singură stea, ceea ce face ca strălucirea totală a sistemului să scadă în intensitate.

Steaua Algol, din Perseu, o stea variabilă cu eclipsă, este cea mai cunoscută. La fiecare 2 zile ÅŸi 21 de ore, strălucirea ei scade de la magnitudinea a 2-a la a 3-a, vreme de aproximativ ÅŸapte ore, înainte de a-ÅŸi redobândi magnitudinea de 2. Steaua este adeseori denumită “Demonul sclipitor”. Din punct de vedere istoric, Algol a reprezentat prima stea variabilă cu eclipsă, identificată de către astronomul englez John Goodricke, în 1782.
De pe Terra, sistemele binare fotometrice pot fi observate ca un fel de stele variabile ca strălucire, în funcţie de perioada de revoluţie a celor două componente. Aceasta este considerată a fi  o variabilă externă. Ceea ce pare a fi foarte adevara, din moment ce stelele variabile interne, cum ar fi de exemplu Cefeidele, variază ca intensitate în funcţie de fenomenele care au loc în interiorul lor.

Evoluţia sistemelor binare

In general, o componentă dintr-un sistem stelar binar este mai mare decât cealaltă şi îşi parcurge mult mai repede ciclul vieţii. Astfel, ea se transformă într-o stea gigantă roşie, apoi într-o pitică albă, în timp ce steaua însoţitoare rămâne una obişnuită. Atunci când steaua însoţitoare se transformă şi ea, la rândul ei, într-o gigantă roşie, pitica albă începe să atragă gazele din giganta aflată în expansiune, acumulându-le pe suprafaţa piticii albe şi aceasta devine şi mai comprimată şi mai caldă.
După aproximativ 100 000 de ani, căldura şi presiunea ating valori care pot declanşa reacţiile de fuziune nucleară. Stratul de gaze explodează violent, ceea ce face ca steaua pitică să-şi mărească intensitatea de strălucire de până la un milion de ori. Atunci când se observă un asemenea fenomen de pe Pământ, el este numit novă (nouă), deoarece pare a fi naşterea Unei noi stele.
In anumite sisteme stelare binare, astronomii au descoperit că una dintre componente este o stea obişnuită, în timp ce cealaltă este invizibilă, dar foarte masivă, şi pare a fi o sursă masivă de radiaţii X. Această componentă nu poate fi o stea obişnuită, pentru că atunci ar fi vizibilă. Se crede despre ea că ar fi o gaură neagră - rămăşiţele unei stele masive.
Astronomii cred că gaura neagră, cu gravitaţia sa puternică, atrage gazele care înconjoară steaua obişnuită. în timp ce gazele, în formă de spirală, se apropie violent de gaura neagră, aceasta se încălzeşte foarte tare. înainte de a dispărea în gaura neagră, ele radiază energie sub formă de radiaţii X.
Prezenţa unei surse importante de radiaţii X, dintr-un sistem stelar binar, reprezintă o dovadă concludenta în ceea ce priveşte existenţa găurilor negre.