Les étoiles binaires

4.8 système binaire 

Contexte et explication actuelle

Les systèmes binaires sont importantes pour la théorie de la relativité restreinte pour au moins deux raisons : l'argument de la constance lumière et l'absence d' aberration anormale dans le cas de sources mobiles.
Une autre observation indirecte impliquant la propagation de la lumière a été proposée en 1913 par De Sitter .
Plus de 50% de toutes les étoiles sont considérés comme formant systèmes stellaires multiples , certains d'entre eux sont assez près pour être discerné avec de puissants télescopes .
L'idée fondamentale de De Sitter était que si deux étoiles sont en orbite autour de l'autre et nous les observent depuis le plan de leur orbite mutuelle , les étoiles seront parfois dirigent vers la Terre rapidement, et parfois loin . Selon une théorie de l'émission de cette composante de la vitesse orbitale doit être ajoutée à ou soustraite de la vitesse de la lumière . En conséquence , plus long intervalle de temps nécessaire à la lumière pour atteindre la Terre , les temps d'arrivée de la lumière de l'approche et de recul sources seraient très différentes .
Quand une source de lumière a une vitesse de u , par exemple dans la direction de l'axe des abscisses positives - d'après la théorie balistique de la vitesse de la lumière émise dans la même direction est c + u , où c est la vitesse de la lumière émise par une source de repos. Compte tenu de ce système et un observateur à une grande distance D dans le plan , la lumière émise par l'étoile de points A devient observé , conformément à la théorie de Ritz, après un temps D / ( c + u) et la lumière émise par B après le temps D / (cu ) .

Figure 4.16 système d'étoile binaire

T étant le temps de l'orbite de la moitié de l'étoile ( sa trajectoire est considéré circulaire ) , de sorte que l'intervalle de temps entre les deux observations est T +2 uD/c2 .

Si l'étoile va dans la seconde moitié de sa période de B à A, alors l'intervalle de temps observée est T-2uD/c2 .
Maintenant, si 2uD/c2 est du même ordre de grandeur que T, alors si la théorie balistique était vrai, il serait impossible de mettre les observations en accord avec les lois de Kepler . Avec tout binaire spectroscopique étoiles 2uD/c2 est maintenant en effet non seulement du même ordre de grandeur que T, mais probablement dans la plupart des cas, même beaucoup plus grande. On prend par exemple U = 100 km / s, t = 8 jours , = 33 ans (soit une parallaxe de 0,1 " ) , alors on compte environ T-2uD/c2 ≈ 0 . Toutes ces dimensions sont sur une commande avec les meilleurs des étoiles binaires spectroscopiques connus .
L'existence des étoiles binaires spectroscopiques et la circonstance que ... dans la plupart des cas, la vitesse radiale observée devient complètement représentée par le mouvement de Kepler est donc une preuve solide pour la constance de la vitesse de la lumière .
L'argument de De Sitter prédit l'apparition de fantôme stellaire et la déformation des orbites des étoiles doubles .
Quelques nouvelles théories soulignent les modifications de la lumière de vitesse due au milieu interstellaire . Ce milieu agira afin de rendre constante la vitesse de la lumière pour les longues distances . L'effet est lié à la fréquence de la lumière , de sorte que pour la lumière visible indépendante de la vitesse initiale , l'observateur se mesurer la même vitesse de la lumière dans le milieu interplanétaire .
Les expériences faites à rayons X et les rayons gamma ( Brecher , 1977) , ayant une distance d'extinction beaucoup plus montre que la vitesse de la lumière est , indépendamment de la vitesse de la source " .

 explication proposée

L'internet est une énorme source d' informations que je vais commencer par une les dernières nouvelles sur les systèmes binaires :,, astronomes du Laboratoire des sciences de l'espace de Mullard ( MSST ) avec un collègue en Finlande ont découvert un système binaire stellaire dans lequel les deux stars sont en orbite autour de l'autre toutes les 5 minutes . Un groupe distinct à Rome également fait cette découverte indépendamment dans le même temps . Cet objet définit le record de la plus rapide binaire connu et bat le record précédent détenteur de 5 minutes " .
Pour tout astronome expérimenté cette période devrait donner quelques problèmes d'interprétation car il est impossible d'avoir des périodes réelles , ce qui se traduira par une distance étroite entre les étoiles et une vitesse orbitale plus de 10000 km / heure .
Comme curiosité , il est très étrange de voir comment visuellement et proche de la Terre étoile binaire a des périodes de révolution dans la gamme de dix années et loin des systèmes binaires ( spectroscopique ou éclipsant ) présente période inférieure de la révolution, généralement des périodes de quelques jours ou même plus petites . Une étude statistique sur le sujet va révéler quelque chose d'étrange . Probabilité d'une étoile d'avoir une petite période est directement liée à la distance à la Terre.
Le début d' explication proposée à partir de phénomènes d'aberration temporelles déjà expliqué dans le chapitre précédent. Prenons un système binaire et nous allons voir comment exemple général est raccord sur ce cas particulier.
Afin de simplifier la discussion de l'étoile centrale est considéré comme fixe par rapport à l'observateur situé sur Terre et les autres composants tourne sur un cercle comme sur la figure 4.17. Complémentaire Prenons que les photons sont générés sur les deux étoiles , en raison des processus atomiques , avec les mêmes, née " vitesse c . L'interaction de ces photons avec le milieu interplanétaire pendant le voyage jusqu'à observateur est négligée.

Figure 4.17 système d'étoile binaire

Sur l'image de la distance de l' étoile centrale d' observateur est d et la distance entre les composants de système binaire est r .
Les seules informations considérées comme fiables en astronomie réelle reçue du système binaire, et sur cette information, toute la théorie a été construit est liée à la durée de ce système binaire .
Mais représenter la période de mesure du système binaire des informations fiables ?
Afin d'établir la durée de système binaire Prenons une horloge sur l'étoile S et au temps t = 0, la position des étoiles est alignée par rapport à l'observateur comme sur la figure 4.18.

Figure 4.18 Star P éclipse étoiles S

Un photon émis à partir compagnon P pendant l'éclipse dans la direction de l'observateur ( détail cas a) n'atteindra jamais l'observateur O. Cela est dû à la composition classique de la vitesse d'étoile et la vitesse des photons , et même l'angle est petit, la distance d étant large (des centaines de lumière communément année ) , le photon va suivre une autre direction et atteindra un point quelque part en face de l'observateur.

Afin d' être attraper par l' observateur situé en O , le photon d' accompagnement doit être émise sous un angle supérieur , puis π / 2 , comme dans le cas b ) , et après que la composition classique de la vitesse , la direction finale doit être parallèle à la ligne SPO . L'angle de emmision dépend de la vitesse orbitale de l'étoile et peut être calculée très facilement . Mais ces photons auront une modification de la vitesse sur la trajectoire (c ') et cette vitesse est inférieure puis , né «vitesse ( c).
Le temps nécessaire pour le photon d'arriver au point O sera le suivant:

Si l'observateur dans l' O considère que photon se déplace à la vitesse c , une appréciation erronée de la durée du trajet sera effectué .
Après une demi-période , le compagnon arrive à point opposé de l'orbite et dans ce cas, S est éclipsant P.
D'un point de vue corpusculaire , en raison de la composition des vitesses, l'éclipse est observée , et non lorsque le photon est émis parallèlement à la direction PSO , mais lorsque la vitesse résultante est dirigée parallèlement à PS comme sur la figure 4.19 - b .

Figure 4.19 Star éclipse étoiles P

Jusqu'à ici rien de spécial semble apparaître . Mais quel sera le temps nécessaire à la lumière pour aller de P à S dans ce cas ?
Pour l'intervalle PS ( rayon de l'orbite ) , il faudra un temps égal à : 

Mais pour l'intervalle si léger se rendra avec la vitesse c , en raison du fait que S est stationnaire à l'observateur, il n'y a donc :

Pour la deuxième éclipse, le transfert d'information jusqu'à observateur sera effectué avec une vitesse modifiée et plus . Le temps total d'arriver à l'information observateur sera:

Dans la pratique d >> r et par conséquent un bel effet apparaître . Parce qu'à partir de la deuxième éclipse le voyage de l'information plus rapide, puis à partir de la première éclipse un phénomène d' aberration temps semble . Il est évitée à utiliser le terme , la contraction du temps " car il n'y a pas un tel effet. Si une horloge va plus vite ou va lent, il ne veut pas dire une contraction de temps ou de dilatation du temps , c'est seulement un problème d'horloge. Ici, il ya le même problème , l'horloge va irrégulièrement , par rapport à nos attentes. Je souligne cet aspect , parce que seul le transfert de l'information jusqu'à l'observateur est affecté.
Si nous supposons que la vraie période de l'étoile compagnon est TP , l'observateur mesurera une période plus petit pour que le vrai . La différence entre la période réelle TP et mesuré un TP , augmente avec la distance au système binaire et également avec la vitesse relative du mouvement des composants binaires. Par conséquent, il n'existera pas visuellement système binaire avec une période d'une heure ou minutes , mais il y aura un pour cent appréciable de spectroscopie ou éclipse binaires avec ces petites périodes .
Selon le modèle proposé , la période de révolution des étoiles dans le système binaire doit être , en général, de l'ordre de plusieurs décennies et seulement dans des cas particuliers peut être de l' ordre de plusieurs années . La période mesurée à partir d'un observateur situé à une grande distance est affectée par la vitesse de transfert des informations et ne correspond pas à la réalité. Toutes les périodes mesurées des étoiles binaires doivent être corrigées afin d'obtenir la vraie période du mouvement.
Au cas extrême, il est possible d'avoir pour la deuxième éclipse, un petit temps de déplacement jusqu'à observateur en comparaison avec le premier temps de l'éclipse. Mais ce sont des cas particuliers.
Dans les cas réels, il ya deux autres facteurs d'interférence affectant cette fois l'aberration , à savoir , le mouvement de l'étoile primaire et la matière interstellaire . Le mouvement simultané de l'étoile primaire peut être facilement compté et second facteur sera décrite à l'expérience de Fizeau et dans le livre optique .
Le jugement rendu par de Sitter est juste dans son principe , mais la période de mouvement n'est pas correct. Si, dans son exemple d'origine au lieu d'un délai de 8 jours pendant des années ou une décennie est pris en considération , bien sûr , il y aura pas de double image ou un autre effet.
Cela ne signifie pas la trajectoire des étoiles observées visuellement binaires correspondre avec le réel. Bien sûr, il est vague idée de parler de trajectoire en cas d' étoiles binaires. Avec les télescopes must effectuer une étoile binaire est vu sous un angle de quelques secondes d'arc et il est bon si les éléments sont séparables dans le champ visuel . Dans le même temps, il n'est pas possible d'observer une étoile en points indiqués par de Sitter calcul, plus précisément quand une photons émis par l'étoile revolving a une vitesse maximale ou minimale par rapport à la Terre. L'analyse détaillée des étoiles binaires sera faite en études ultérieures liées à l'astronomie , parce que c'est plus un problème de l'astronomie et non de la relativité.