Tähesüsteem või tähesüsteem on väike arv tähti, mis tiirlevad üksteise ümber, olles seotud gravitatsioonilise tõmbega. Suurt arvu gravitatsiooniga seotud tähti nimetatakse üldiselt tähesambaks, kuid laias laastus on ka need tähesüsteemid. Tähesüsteeme ei tohi segi ajada planeedisüsteemidega, mis hõlmavad planeete ja sarnaseid kehi.

Kahest tähest koosnevat tähesüsteemi nimetatakse kaksiktäheks, kaksiktähtede süsteemiks või füüsiliseks kaksiktäheks. Kui puuduvad loodete mõju, muude jõudude põhjustatud häired ja massi ülekandumine ühelt tähelt teisele, on selline süsteem stabiilne. Mõlemad tähed tiirlevad piiramatult ümber süsteemi massikeskme. Kaksiksüsteemide näited on Sirius, Procyon ja Cygnus X-1, millest viimane koosneb tõenäoliselt tähest ja mustast august.

Kaksik- ja mitmetärneste süsteemide tüübid ning vaatlus

Tähesüsteemid võivad koosneda vaid kahest tähest või mitmest komponendist. Oluline on eristada, kas tähed on tõeliselt gravitatsiooniliselt seotud või näivühenduses (optilised paarid). Vaatluse seisukohast eristatakse peamisi klasse:

  • Visuaalsed kaksikud — mõlemad komponendid on teleskoobis eristatavad ja nende liikumine on jälgitav.
  • Spektroskoopilised kaksikud — komponendid ei pruugi visuaalselt eristuda, kuid nende kiirguse spektrijoontest nähtub perioodiline Doppleri nihke muster, mis paljastab tiirlemise.
  • Varjutavad (eclipsing) kaksikud — süsteem on orbiidi tasandi osas vaatleja suunas selliselt pööratud, et tähed varjutavad üksteist; sellest sõltuvad valguse helkuri muutused annavad täpsed orbiidiandmed.
  • Astromeetrilised kaksikud — ühe tähe asukoha kõikumised ruumis viitavad varjatud kaaslase olemasolule.
  • Hierarhilised mitmetärnsed süsteemid — kolm või enam tähte, mis tihti moodustavad paarid, mida omakorda tiirlevad kauemad kaaslased (stabiilsuse tingimus: selged eraldusastmed ja orbiidisüsteemid).

Dünaamika, stabiilsus ja massiülekanne

Tähed tiirlevad süsteemi massikeskme ümber vastavalt Kepleri seadustele ja Newtoni gravitatsiooniseadusele; nende orbiidi mõõtmisel saab määrata komponentide masside summat ja mõnikord ka üksikuid masse. Lähedastes paarides on olulised nähtused:

  • Roche'i piir (Roche lobe) — kui tähe täheldatav kiht ulatub oma Roche'i piirini, võib algatada massiülekande kaaslasele. See võib tekitada akretsioonikettaid, tugevat röntgenkiirgust või korduvalt toimivaid nova-kirjeid.
  • Ühine muist (common-envelope) — kui üks täht paisub ja katab kogu süsteemi, võib tekkida kiire hulk kadusid ja orbitaalne kahandamine, mis võib viia kahte kompaktset objekti lähendamiseni või ühinemiseni.
  • Ühinemised ja lõppstaadiumid — kahe tiheda objekti (neutronitähed, mustad augud) ühinemine toodab tugevaid röntgen- ja gravitatsioonilaineid ning võib vallandada hävitavaid sündmusi.

Miks tähesüsteemid on tähtsad

Kaksik- ja mitmetärneste süsteemid on astronoomias väga väärtuslikud, sest:

  • need võimaldavad tähtede masside otsest määramist, mis on keskne parameeter tähtede evolutsiooni modelleerimisel;
  • läbivaadatud massiülekanne ja akretsiooniprotsessid selgitavad nii stellaarseid kaskaade (nova, X-ray binaarid) kui ka raskemate objektide tekkimist;
  • möödapääsmatud sündmused nagu Type Ia supernoovad, gravitatsioonilainete allikad ja mustade aukude paaride moodustumine on tihti seotud kahe- või mitmetärneste dünaamikaga;
  • mitmetärneste süsteemide stabiilsuse uuringud annavad infot tähtede tekkimisest molekulaarpilvedes ja tähtede klastrite dünaamilisest arengust.

Lõppsõna ja näited

Tähesüsteemid on mitmekesised: alates laialivalguvatest, nõrgalt seotud rühmadest kuni tihedate, aktiivsete paarideni, kus toimub tugev massiülekanne või isegi ühinemine. Sellised süsteemid, nagu Sirius ja Procyon, on head näited suhteliselt lähedastest kaksikutest, mida võib uurida visuaalselt või spektroskoopia abil; Cygnus X-1 illustreerib, kuidas mõnes paaris võib kaaslane olla kompaktne objekt (näiteks must auk) ning miks kaksiktähed on võtmetähtsusega astrofüüsika uurimisvaldkond.