•trojhvězdy, čtyřhvěždy,-- ' ^
❖ hvězdokupy V;; '
* • otevřené* *
-pohybové hybridní
❖asociace
Dvojhvězdná studnice informací
a Cen B
Dvojhvězdy podle metody pozorování:
vizuální - Galileo, Castelli (1616); Michell (1767), Herschel (1782)
astrometrické - Bessell (1844), Clark (1862) - Sirius
*#  a Cen A
Separation 14*
7.7i>'
a -a Cen periods 79.92 y
-90:
2030
❖
❖
spektroskopické - Mauryová, Pickering (1887-9); SB1 x SB2
lip
yr
0J061 days
0.334
1.019
1.152
1.338
T
1J886
2J038
2.14«
2J821
2J859
HD 80715
Yť 3145
3.559
3 £54
3 £77
J_i_
6540 6550
_I_i_I_i_
6540 6550
Wavelength (Angstroms)
_i_i_i_i_
6540 6550
❖ zákrytové - Pigott, Goodricke (1782-3)
®
E
Zákrytové dvojhvězdy (méně než 0.3% všech dvojhvězd, známých statisíce)
Nejsnazší na pozorování, zjišťování informací, některé mají krátké periody => výsledky i během jediné noci!
Rozdělení zákrytových dvojhvězd podle světelných křivek
• algolidy
• p Lyrae •WUMa
w
E
S (ji.
2
Time
\ AA /
i »
• + ■ ■
i'
ST Tri -flllr R
■ -
TW Dra - filT K
-0.1     -0.2     o!o      o!2      04      o!e      <V6      l|o      12 1,4
ľ,,'l!
-0.4     -0.2      o!o  '  02  ' <W  '  fl!s  '  o!o  '   l!o  '  12   ' 1.4
	.——>		
3			1
			
1 \	^ / Z	3	\ / 4
0,2-
GZ And - filtr I
\f\f\l
W
S    * v
lán
f
i-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-r
-0,4     -0,2     0,0      0,2     0.4      0,6      0,Ů      1,0      Ij 1,4
fotometrie - mohu hned zjistit:
periodu oběhu, poměr velikostí
složek, poměr zářivých výkonů, sklon trajektorie
fotometrie+spektroskopie (křivka RV) - absolutní parametry, velikost, hmotnost, zářivý výkon a další => určení vzdálenosti, testy modelů hv. stavby a hv. vývoje
Málopočetné skupiny hvězd - hvězdné soustavy (multiple stars)
dvojhvězdy - Sirius, Prokyon - hvězda hl. posloupnosti + bílý trpaslík Mira Ceti - pulsující proměnná 5 Cep - cefeida; 8 Aur - zákrytová dvojhvězda ...
trojhvězda - Polárka - trojhvězda, jedna složka velmi blízká k hlavní složce a Cen - hlavní dvojhvězda - žlutí trpaslíci (A+B) + červený trpaslík Proxima;
vzdálenost A-B = 11 AU, (A+B) - C -15,000 AU ß Per - Algol A,B,C S^^^B3 HD 188753 - trojhvězda (3 trpaslíci)149 ly od Země    R9^^| f^Ě
čtyřhvězda (quadruple) - 4 Cen MH^^^^^^^H
Mizar - Castelli a Galileo, později spektroskopie Mizaru A^^^^B^vojnvezdy HD 98800, s Lyr, V994 Her (zákrytová) ...
pětihvězda (quintuple) - 91 Aqr, 5 Ori, a Ori 1SWASP J093010.78+533859.5 (zákr.), ...
šestihvězda (sextuple)
Castor (+YY Gem), ß Tue, y Vel, ADS 9731 CrB, k Tau, Alcor (je-li součástí systému Mizaru) ... TIC 168789840 - 6násobně zákrytová
sedmihvězda (septuple) v Sco, AR Cas, DN UMa
(0 6
^ 4
Eps Lyr     Alp Gem
A B
8STau    41+40 Dra HD 9B800
GJ 225.2 GG Tau
AB
C D
Aa
E
Ba
B
Aa
C E
E
B
Br
Áa la
Abl
Ba
Ba JU Ail Ca
možné hierarchie soustav
katalog vícenásobných soustav: Tokovinin (2018)
http://www.ctio.noao.edu/~atokovin/stars/
neúplný - výběrové efekty výzkum pokračuje
skuteční sousedé:
V 994 Her (Lee et al.2008)
BV + BW Dra (Batten & Hardie1965; Batten & Lu 1986) KIC 4247791 (Lehmannet al.2012) CzeV343 (Caaas & Peicha 2012) V441 +V442 UMa (Lohret al.2015)
TIC 168789840 Eri (Poweiiet ai..202D sousedé jen „na oko" - příklady z pozorování: DG + MZ Lac CO + GX Lac GU + EFOri
QS + QT Cyg, QU + QX Cyg
V994 Her
r-n-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-r
1.0 r
orbital phase (periastron phase = 0)
orbital phase
(Chung-Uk Lee et al.,2008)
CzeV343
GSC 02405-01886
5h 48m 24.008s +30°57'03.64" (J2000) V ~ 13.5 mag
	30.01.2012 G
0	31.01.2012 G
	01.02.2012 G
■	02.02.2012 G
	10.02.2012 C
□	12.02.2012 G
0	26.02.2012 G
A	03.03.2012 G
V	05.03.2012 G
>	06.03.2012 G
<	21.03.2012 G
-A	25.03.2012 G
+	09.04.2012 I
0	09.04.2012 V
	17.04.2012 I
x	17.04.2012 V
0.4 0.6 Phase
0.4 0.6 Phase
1.2
(Caaas & Peicha2012)
GSC 03807-00759=
=1SWASP J093010.78+53
Pozorování 60cm dalekohledem na Kraví hoře
GSC 03807-00759
MB: 2-450008.5, Period: 1.305545
(Lohret al. 2015)
O.SO 1.00 1.20
P H H S E
BV + BW Dra
čtverný systém!
BV Dra = ADS 9537 A EW/KW
P = 0.3500671 d
ADS 9537 B = BW Dra (16.3") EW/KW
P = 0.2921671 d
BW
BV
BV DRň
"(CCD+v) (CCD+b)
Phased with elements 2444474.327 + 0.350067 * E
Time legend:
24. 23. 22. 21. 17. 15. 6.
BU DRň
Time legend:
4. 7. 2. 7. 1. 7.
30. 6 23. 6
20. 19. 13. 15. 27.
2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013
(CCD+v) CCCD+b)
Phased with elements 2442572.538 + 0.292165 * E
24. 7. 2013 23. 7. 2013
22. 7. 2013 21. 7. 2013 17. 7. 2013 15. 7. 2013 6. 7. 2013 4. 7. 2013 2. 7. 2013 1. 7. 2013 30. 6. 2013
23. 6. 2013 20. 6. 2013 19. 6. 2013 13. 6. 2013 15. 4. 2013 27. 2. 2013 8. 2. 2013
0.1   0.2   0.3   0.4   0.5   0.6   0.7   0.8   0.9   1.0   1.1   1.2   1.3   1.4   1.5   1.6   1.7   1.8   1.9 2.0
PHASE
0.1   0.2   0.3   0.4   0.5   0.6   0.7   0.8   0.9   1.0   1.1   1.2   1.3   1.4   1.5   1.6   1.7   1.8   1.9 2.0
(měření dr. Liška)
Program Quadruples
Dvojhvězdy
většina, více než 50 %, ... - úvod v knihách a článcích__
o dvojhvězdách, napr. J. Schombert - Univ. of Oregon - 85 % !
1983 - Abt - v okolí Slunce
-60-70% hvězd - dvojhvězdy nebo vícenásobné systémy
2006 - Lada - většina hvězdných soustav (až 2/3) vytvořených v Galaxii jsou samotné hvězdy!
typická hvězda v Galaxii - červený trpaslík (RD)
jen u 43 ze 171 RD jako primárních složek dvojhvězd do 10 pc (32.6 ly) od Slunce je RD nebo hnědý trpaslík 2010 - Richichi et al. - zákryty hvězd Měsícem s VLT - ze 191 hvězd 16 dvojhvězd a 2 trojhvězdy 2011 - ze 184 hvězd 24 dvojhvězd nebo více -násobných soustav
Dvojhvězdnost podle spektrálního typu
A        F G Spectral Type
O - prakticky všechny hvězdy (Mason et ai. 1998)
B/A - téměř Všechny hvězdy (Shatsky & Tokovinin 2002;
Kobulnicky & Fryer 2007; Kouwenhoven et al. 2007b)
ve dvojhvězdách a vícenásobných systémech F3-G2 - 55 % V Systémech (Abt & Levy 1976)
sluneční typ - 44 % v soustavách 2- až 4-četných (Raghavan et ai. 2010)
F7-G9--60 % CORAVEL Spektroskopická Studie (Duquennoy & Mayor 1991)
M - 30-40 % (Fischer & Marcy 1992; Leinert et al. 1997; Reid & Gizis 1997)
pozdní M-typ a hnědí trpaslíci - 10-30 % (např. Gizis et al. 2003; Close et al. 2003;
Bouy et al. 2003; Burgasser et al. 2003; Siegler et al. 2005; Ahmic et al. 2007; Maxted et al. 2008; Joergens 2008).
Rozmanitost světa dvojhvězd
doba oběhu:
226 s - Swift J0525.6+2416(16 mag V) ČT+BT, 321 s - HM Cnc (21 mag I) - 2 BT 9,5 min (V407 Vul), 18 min (AM CVn), 46 min (GP Com), 4.7 h (UX UMa) -> 27.2 roku (e Aur), 69.1 roku (AS LMi) a možná i WYGem (64.5 roku)
poloosa trajektorie: a < řádově 0.01 R0 ~ 10 au a více
excentricita: 0.975 ! (2 dvojhv., které jsou součástí čtyřhvězd - GJ 586, 41 Dra)
složky dvojhvězdy: jakýkoli typ hvězd, mrtvé nebo „živé", mladé nebo staré, PMS, neutronové hvězdy, černé díry, planety a hnědí trpaslíci
zvláštnosti: akreční disky, plynné proudy, společné obálky
Rozdělení dvojhvězd
(viz 1. přednáška)
podle metody pozorování
•vizuální-Galileo, Castelli (1616); Michell (1767), Herschel (1782)
• astrometrické - Bessell (1844), Clark (1862) - Sírius
• spektroskopické - Mauryová, Pickering (1887-9); SB1 x SB2
• zákrytové - Pigott, Goodricke (1782-3), Vogel (1889)
podle konfigurace systému (Kuiper, Kopal)
• oddělené/detached
• polodotykové/semi-detached ..é^^^^>-,.
• kontaktní/contact (overcontact) ||§íi|;f||SV
• double-contact (Wilson)
RochB
X     lobos ___
V V N
Common envelo|
v y
Mass-transfer stream
I Detached binary
Lagrantjian point
(b) Semidetached binary
(c) Contact bin
\ / \ /   \     \ /
Roche lobes
Rozdělení zákrytových dvojhvězd podle světelných křivek
algolidy
t—r ■ i—f-■—i—r—i—i—r ' i—r~y
t—r—'—r
1
_i_._i_I_._i_i_i_J_i_i_i_i_I_i_i_■_
>_ i i i i r ' 1 r 1 i 1 1 1 r i 1 r 1 T-],
extrémy
Mark A. GarLick space-art.co. uk
Základní parametry hvězd
obecný cíl - popis studovaných soustav = určení parametrů (hmotností a poloměrů složek, sklonu trajektorie...)
co k tomu potřebujeme?
• fotometrie - světelné křivky aspoň ve dvou barvách,
• spektroskopie - křivka radiálních rychlostí - SB2,
• interferometre,
• astrometrie,
• dlouhé série okamžiků minim.
Řešení světelných křivek
- zhruba 25 programů (PHOEBE, Nightfall, WD, FOTEL, Roche... BM3)
User Input: IMAurB.BM3 —DX File  Geometry Mode  Spots Tools  Windows Help
Latitude: 20
Longitude: |40
[      Omegas        [ Temperature
Limb Darkening        Reflection   [  Observer   [ Spots
Eccentric    Rotation [ Dish RV
á? Light Curve Plot: IMAurB.nrm File Edit
□ X
^j? Binary File Edit
□ X
0,2450
Radial Velocity Plot: Imaur.rv File Edit
□ X
0,S0 0,90 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,00 0,70 Phase
0,80 0,90 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,00 0,70 Phase
Ukázka výsledků
7.4 7.« 7.B S.O
0.6 0.4
100 50 O
-60 - Um
ÍB-V)
I i i i i I i i i i I i i i i I i i i i I i
- 6.6
o.e
7.0
7.3
7.4
t   »   ♦   «   J   »   »   I   <   f   I   I   4   I f
I   I   «   »       I   «   » »
jednoduchá varianta
- oddělený systém
- kruhová trajektorie
0.00       0.35       0.50       0 75 Orbital phaae
1.00
10 -
8 -
6 -
4 -
2 -
V505 Per
Z-0.0163, Y-0.276 [U/H]™—0-13
1.2"? mr
1,35 Me
-1_I_I_I_J_I_I_I_I_I_I_L_■_I_■_t_J_l_
7000
fiOOO
• i < 1
5000
Excentricita = komplikace ale řešitelná
1(0"
y cyg
0-C gateway
Změny v 0-C diagramech
časy minima jasnosti: O observed C calculated
M = 48987.024 + 2.996332 * E B.R.N.O. data
0»
o**
: •
o
o
o
•š •
f Í   o o ô •
MR
-13000      -11100      -9200        -7300        -5400        -3500        -1600        300 2200 EPOCH   (years 1884 - 2013, 823 records)
-12700      -8700        -4700        -700 3300 7300 11300        15300        19300 23300
EPOCH   (years 1890 - 2013, 1093 records)
-46600      -39700      -32800      -25900      -19000      -12100      -5200        1700 8600 15500 22400
EPOCH   (years 1906 - 2013, 486 records)
Velmi hmotné hvězdy - důležité např. pro emisi ionizujícího záření, chemický vývoj galaxie, energetické fenomény => potřebujeme dobrý popis jejich vývoje po opuštění hlavní posloupnosti nulového stáří (ZAMS)
Problém: zatím rozporuplné výsledky vnitřní stavby z modelování a astroseismologie
Hvězdy s malou hmotností
Problém: teoretické modely neodpovídají pozorováním Určené parametry z modelů:
- podhodnocené poloměry hvězd o cca 10%,
- nadhodnocené teploty o cca 5% 07
=^> graf závislosti hmotnost-svítivost vypadá ok! ^
sŕ 0-5 od
málo studovaných málo hmotných dvojhvězd <m např. YY Gem, CM Dra, CU Cnc, GU Boo ... Pravděpodobné vysvětlení: hvězdná aktivita o2
	VBlSIauB fy
	KXJ0239.1-101SA   i, /-
-	RXJ0U9.1-1Q18 H   £       _/ '_
-	GCBooAtt / YYGemAB ff1 /
CUCmA ,	
CU Cnc B |	
■/'CM Dra A ^CMDuE ,   ,   ,   ,   i   ,   ,   ,   ,   i   ,   , ,	.   i   ....   i   ....   i   ... .
Dvojhvězdy - indikátory vzdáleností
řada indikátorů - každý z nich je použit pro kalibraci následujícího
=^> příčky kosmického žebříku I
- Sluneční soustava, I
- okolní hvězdy a hvězdokupy, I
- místní skupina galaxií, I - vzdálené galaxie.
2 způsoby:
> vizuální dvojhvězdy - orbitální paralaxa - z kombinace astrometrie
a řešení křivky RVs,
> EBs - „standardní svíčky" - z řešení světelných křivek a křivek RVs ->
svítivosti/zářivé výkony složek -> vzdálenost (zářivý tok klesá se
čtvercem vzdálenosti) 1940 - teoreticky Gaposchkinová ... 1996 Paczynski od r. 1998 - určení vzdálenosti LMC, SMC, M31, M33 aj., u MCs i tvaru 2004 - Plejády - HD 23642; Munari a kol. (132 ± 2 pc), Southworth a kol.
(139±4pc)
Hvězdokupy
hvězdná uskupení desítek až milionů hvězd společný původ gravitačně vázané ale
méně početná uskupení (otevřené hvězdokupy, pohybové hvězdokupy, asociace) - dlouhodobě nestabilní, rozpadají se
Typy (v naší Galaxii): o kulové o otevřené o hybridní?
jinak obecně hvězdokupy
(star clusters)
Kulové hvězdokupy
přibližně kulového tvaru
135-200 v Galaxii
počet hvězd - řádově 104 -106
průměr - 10 - 400 ly => malé vzdálenosti mezi členy
stáří a vznik dosud zcela neobjasněny
kulové hvězdokupy v naší Galaxii; pozadí COBE
distribuce KH v Galaxii: symetricky kolem středu v kouli o r= 70000 ly, více směrem ke středu
Kulové hvězdokupy
stáří-10 až 13 mld let ale
zastoupení dvojhvězd => věk jen 9 mld?
dva typy - KH v kulové složce, menší metalicita, neúčastní se rotačního pohybu Galaxie x KH v disku, mladší
členové: hvězdy s vyšším Z => staré červené a žluté hvězdy
o hmotnostech < 2 M0 => populace II
výjimky - modří obři (blue stargglers, modří opozdilci) - různé teorie vzniku: splynutí hvězd,
hvězdy zachycené hvězdokupou ...
modří opozdilci v NGC 6397
Plot derived from H-R* Diagram of Three Stellar Populations in NGC 2808
Globular Cluster NGC 2808
Hubble Space Telescope ■ ACS/WFC
NASA, ESA, A. Sara|edmi (University of Florida) and G. Piotto (University of Padua [Padova]) STScl-PRC07-18
H-1-1-1-1-3-r
■0-5 0.0 0-5 1.0 1.5 £.0 £-5
HRD 14 kulových hvězdokup (rozlišení metalicity) - měření z GAIA
KH v Galaxii, M31 vznik krátce po vzniku vesmíru x v LMC, SMC mnohem mladší
Otevřené hvězdokupy
tvar nepravidelný
počet hvězd - řádově desítky až stovky,
výjimečně více průměr - 5 - 50 ly (většinou do 20 ly) slabě gravitačně vázané => rozpadají se členové:
mladé modré (zářivé) hvězdy - žijí krátce, ale OH se dříve rozpadne hvězdy populace I
počet OH v Galaxii: cca 2100, ale jen několik set prozkoumaných! - WEBDA umístění v Galaxii: galaktický disk
třídy:     1. všechny hvězdy na HP (Plejády)
2. většina hvězd na HP, ale malá část už na větvi obrů (Jesličky)
3. starší žlutí a červení obři (M67)
K čemu jsou dobré hvězdokupy
• Rozdělení vzniku hvězd v čase v Galaxii a určení počáteční a dnešní funkce hmoty (statistika hvězd dle hmotností).
• Význam metalicity při zrodu a vývoji hvězd, výzkum gradientu metalicity v Galaxii.
• Korelace mezi věkem hvězd a jejich polohou v Galaxii.
• Přesnější určení závislosti perioda - zářivý výkon pro pulzující proměnné hvězdy, které jsou standardními svíčkami na kosmologických škálách.
• Statistická analýza astrofyzikálních procesů pro různé skupiny hvězd jako chemicky pekuliární hvězdy, hvězdy spektrálního typu B s emisními čarami a další.
• Detailní analýza kritérií členství hvězd v jednotlivých otevřených hvězdokupách.
• Vývoj gravitačně vázaných seskupení hvězd.
• Struktura a dynamika Galaxie
Vznik a vývoj
vznik - v oblastech tvorby hvězd (GMCs), probíhá neustále, napr. v Hli oblasti mlhoviny v Orionu věk - většinou řádově miliony let, jen výjimečně
delší než 1 mld let (hybridy?) zánik - rozpadem - vlastní pohyby, působení okolí
(slapy, srážky s mračny...), vypařováním
Open Clusters
■ .iff:.-     ť *
■.x-, mi
h + / Persei (young double cluster)
M67
(4 billion year old cluster)
Hybridní?
NGC 6791 - jedna z nejstarších a největších známých otevřených hvězdokup ale !
počet hvězd - tisíce, jenže starých 8 miliard let! navíc s vysokým obsahem těžších prvků!
ale staré hvězdy by měly mít Z malé (v Galaxii se kovy hromadí jen pomalu)!
=^> NGC 6791 jedna z nejstudovanějších hvězdokup
možné vysvětlení:
pochází ze středu Galaxie...
„Volnejší" hvězdná uskupení (v rámci Galaxie)
dvě možnosti
- hvězdokupy přestávají být gravitačně vázané a rozpadají se
- nově vznikající hvězdokupy - hvězdy mají podobné trajektorie v prostoru
=> hvězdné asociace nebo pohybové hvězdokupy
pohybové hvězdokupy:
❖ Ursa Maior (Collinder 285) - hvězdy od Velkého Vozu, Cep až po TrA!
Slunce uvnitř, ale není členem (jiná trajektorie, věk, chem. složení)
V   Hyády , saaaiijaiii*nvrvwnmitol^W^W
❖ Jesličky a další %   v p«<^i*a //
i Ji
hvězdné asociace:
objev - ^hljinnp íwiíwqwuujh íwiípwnónLiíjwlj >43nŕP ^Jj{)£
Viktor Amazaspovič Ambarcumjan S O asociace - masivní hvězdy, např. v Orionu, středem Trapéz S OB asociace - nejbližší Sco-Cen asociace
S R asociace - hvězdy střední hmotnosti se zbytky původní látky (reflexní
mlhoviny, např. Mon R2) S T asociace - hvězdy s malou hmotností v původní mlhovině (T Tauri)
Ursa Major Moving Group
Same Neighborhood
Same Age Same Composition Same Direction
*   *    MIZAR ALIOTH
......./
MEGREZ
*\DUBHE
•-..PHECDA
MERAK .*
Motions of local Stellar Group Streams
Ära OB1
rat. Ak. 'MmXi