Symulacje układów zaćmieniowych gwiazd podwójnych

[bajastro]

Miesiąc temu zacząłem tworzyć program do symulacji układów zaćmieniowych gwiazd podwójnych, czyli gwiazd zmiennych typu Algola (EA).

Założenia były, żeby program robił wizualizacje (mile widziane animacje), wykresy jasności oraz prędkości radialnych dla składników nie dla punktu peryastronu,

ale dla środka zaćmienia głównego jak to jest przyjęte w przypadku układów zaćmieniowych (AAVSO, VSX itd).

 

Parametry wejściowe:

- promienie, masy i temperatury gwiazd

- okres

- inklinacja orbit

- eliptyczność orbit

- kąt peryastronu

- kierunek ruchu składników (kierunek zgodny z ruchem wskazówek zegara i przeciwny)

- zakres fazy dla wykresów od 0 do 2 oraz od -0,5 do 1,5

 

Symulować można:

- orbity okrągłe

- orbity eliptyczne

- egzoplanety (na chwilę obecną o promieniu nie mniejszym niż 1/10 promienia gwiazdy, czyli takie Jowisze)

 

Program uwzględnia pociemnienie brzegowe dla parametrów dla słońca, rozkład logarytmiczny - tych modeli jest tyle, że na chwilę obecną wystarczy mi taki (są one zależne od długości fali, pasma fotometrycznego itd).

 

Program tworzy gify zawierające:

- wizualizacje orbit składników

- wykres prędkości radialnych dla obu składników

- wykres jasności z automatycznym znajdowaniem środka głównego zaćmienia (zwłaszcza przy płaskim dnie), wykres znormalizowany do 1, tak samo jak dane z teleskopu TESS

 

Program nie uwzględnia:

- oddziaływań grawitacyjnych na kształty gwiazd w ciasnych układach podwójnych (u mnie gwiazdy są zawsze okrągłe)

- zjawiska "reflection effect", polegającego na podgrzaniu powierzchni gwiazdy przez drugiego składnika

- zmian obserwowanych prędkości radialnych podczas zaćmień jednego składnika przez drugi (efekt Zeemana)

 

Moim zamiarem nie było zrobienie drugiego Phoebe (na pewno nie na początku zabawy z astro-wężem).

To miał być prosty programik do przedstawienia orbit i zaćmień w układach podwójnych.

Czy mi się to się udało? Zobaczymy na kilku przykładach ?

 

 

1. Na początek gwiazdy o takich samych parametrach, orbity okrągłe, zaćmienia centralne (inklinacja orbit 90°):

 

Pełna animacja dostępna pod linkiem (nie działa dodawanie na Astropolis):

https://drive.google.com/file/d/1YmJPOpopnmqr98oq5IwL8z1CIx7-F8iJ/view

 

 

2. Przykład z zaćmieniem głównym z płaskim dnem (gwiazda gorętsza zakrywana przez gwiazdę chłodniejszą):

 

Animacja dostępna pod linkiem:

https://drive.google.com/file/d/1RUNPOayb6phs80Qq2lDXk1m_mHBrg9kZ/view

 

 

3. Dwie błękitne gwiazdy o różnych masach i temperaturach:

 

Animacja dostępna pod linkiem:

https://drive.google.com/file/d/1ZI9o-ZsI2u5U-128qgMnD7JOhK1grqLI/view

 

 

4. Przykład dla silnie eliptycznych orbit (e = 0,8), okres P = 20 d, dodamy jeszcze kąt peryastronu 45°:

 

Animacja dostępna pod linkiem:

https://drive.google.com/file/d/1NB2NpKKgbZNf293B_wizrvBj4bTU6Ex7/view

 

 

5. Tranzyt egzoplanety (m= 0,001 M, P= 0,7 d, e= 0, r = 0,1 R):

 

Animacja dostępna pod linkiem:

https://drive.google.com/file/d/1dYvfFG3UWKsRiuu6ez50kB6-_Ld7kEO7/view

 

 

Zacząłem również eksperymentowanie z użyciem Phoebe (po iluś próbach nieudanej instalacji - widać że to co naukowe nie nadaje się dla zwykłego użytkownika komputera ?).

Poniżej przykład dla zaćmieniowego układu półrozdzielonego. Układ półrozdzielony to taki, w którym jeden składnik całkowicie wypełnia obszar Roche'a.

Animacja dostępna pod linkiem:

https://drive.google.com/file/d/10Vcu14wRBG1YiDbjyylHOdKLsogKUadf/view

Edytowane 12 Marca 2023 przez bajastro