第40章 南门三星辰之爱第2/4段
- 引力相互作用与多星系统动力学：南门三这样的三合星系统中，恒星之间复杂的引力相互作用是天体力学研究的重要内容。科学家通过精确观测和复杂的计算模拟，研究三颗恒星的轨道运动、周期变化、以及它们如何在长时间尺度上保持系统的稳定性。这种多星系统的动力学研究不仅有助于揭示恒星系统形成初期的条件和过程，还对理解更广泛的天体系统，如星系中的多星团、星协等的结构和演化具有重要的参考价值，推动了引力理论在复杂天体系统中的应用和发展。
南门三三合星系统的形成机制目前还没有定论，主要有以下几种假说：
星云假说
与单恒星的形成类似，南门三系统起源于一个巨大的分子星云。星云中的物质在自身引力作用下开始坍缩，随着坍缩的进行，物质逐渐聚集并形成密度较高的区域，这些区域最终可能演化成恒星。在这个过程中，如果星云内部的物质分布不均匀，或者受到外部因素的干扰，就可能导致在不同位置同时形成多个原恒星核，其中三个原恒星核恰好形成了一个相对稳定的引力束缚系统，最终演化成南门三这样的三合星系统。
多体相互作用假说
最初可能有多个恒星或恒星胚胎在相对较小的空间区域内形成，它们之间通过引力相互作用不断地交换位置和动量。在这个复杂的过程中，一些恒星可能会因为相互之间的近距离相遇或碰撞而合并，而另一些恒星则可能会被弹出系统。南门三的三颗恒星可能是在经历了多次这样的相互作用后，最终形成了现在相对稳定的三合星结构，其中比邻星可能是在较晚的时期被南门二A和b组成的双星系统捕获而来。
恒星碰撞与合并假说
在星系的演化过程中，恒星之间的碰撞和合并是比较常见的现象。南门三系统可能是由两颗恒星先形成了一个双星系统，然后在某个时刻，一颗独立的恒星与这个双星系统发生了碰撞或近距离接触。在碰撞过程中，物质可能会在三者之间重新分配，并且通过引力的作用，三颗恒星逐渐调整它们的轨道和运动状态，最终形成了一个稳定的三合星系统。
潮汐俘获假说
南门二A和b形成双星系统后，在其运动过程中，偶然接近了一颗孤立的比邻星。在近距离相遇时，双星系统和比邻星之间产生了强烈的潮汐作用，这种潮汐力使得比邻星的运动轨迹发生改变，并逐渐被双星系统所捕获，最终形成了南门三三合星系统。不过，这种假说需要非常特殊的初始条件和精确的相遇过程，概率相对较低。
南门三三合星系统中，潮汐作用对系统中天体的轨道和演化有着多方面的影响：
南门二A和b之间的潮汐作用
- 轨道影响：由于南门二A和b距离较近，互相绕转，它们之间的潮汐作用会使彼此的形状发生轻微变形，形成潮汐隆起。这种潮汐隆起会产生额外的引力作用，导致两颗恒星的轨道逐渐发生变化，轨道偏心率可能会减小，使轨道更加接近圆形，并且两颗恒星的距离也可能会逐渐稳定在一个特定的范围内。
- 演化影响：潮汐作用会引发两颗恒星内部物质的流动和摩擦，从而产生热量，这种内部结构的变化会对恒星的演化产生影响，可能使它们的核聚变反应速率发生改变，进而影响恒星的寿命和最终演化的结局，如可能会导致恒星表面的物质抛射和星风增强，改变恒星周围的物质分布和化学成分。
比邻星与南门二Ab之间的潮汐作用
- 轨道影响：比邻星围绕南门二Ab组成的双星系统公转，南门二Ab的引力会使比邻星的轨道形状和速度发生变化，可能会使其轨道逐渐变得更加椭圆，并且在公转过程中速度也会出现周期性的变化。同时，比邻星的存在也会对南门二Ab的轨道产生微弱的影响，使它们的轨道参数发生微小的改变，但由于比邻星质量相对较小，这种影响相对较小。
- 演化影响：潮汐力可能会导致比邻星内部的物质分布发生变化，其核心区域的物质可能会受到更强的压缩，从而影响核聚变反应的进行，可能使比邻星的演化进程发生改变，比如使它的光度、温度等物理性质在不同的演化阶段出现与单星演化不同的特征。
对行星的影响
- 轨道影响：如果行星处于南门三系统中的宜居带内，如比邻星b，由于它距离比邻星较近，会被比邻星潮汐锁定，永远以同一面朝向比邻星，导致行星的一面始终处于白天，另一面始终处于黑夜，使行星的气候和环境在昼夜两面出现极大的差异，可能只有在昼夜交界的晨昏圈附近才有可能存在适宜生命生存的环境。
- 演化影响：潮汐锁定会使行星的自转速度逐渐减慢，直至与公转速度同步，这种自转速度的变化会影响行星内部的物质对流和磁场产生等过程，进而影响行星的地质活动和大气环流等，对行星的演化和潮汐作用对南门三三合星系统中天体的磁场有以下影响：
南门二A和b之间的潮汐作用
- 磁场产生与变化：南门二A和b相互绕转产生的潮汐作用会使两颗恒星的形状发生变形，形成潮汐隆起。这种物质的重新分布和运动可能会导致恒星内部的对流和旋转模式发生改变，进而影响磁场的产生和演化。如果潮汐作用引发了恒星内部物质的强烈对流，就可能增强磁场的产生和维持机制，使磁场强度发生变化。
- 磁活动增强：潮汐作用还可能导致恒星表面的物质抛射和星风增强，这会改变恒星周围的物质分布和化学成分，进而影响恒星的磁活动。例如，物质抛射可能会携带磁场一起进入星际空间，形成复杂的磁场结构，并可能引发磁重联等现象，导致磁活动增强，产生耀斑和日珥等活动现象。
比邻星与南门二Ab之间的潮汐作用
- 磁场结构改变：比邻星在围绕南门二Ab组成的双星系统公转过程中，受到的潮汐力可能会使比邻星内部的物质分布发生变化，其核心区域的物质可能会受到更强的压缩或拉伸，从而影响核聚变反应的进行和能量的传输，这可能导致比邻星的磁场结构发生改变，如磁场的方向、强度和分布等。
- 磁周期变化：南门二Ab的引力会使比邻星的轨道形状和速度发生变化，这种轨道变化可能会导致比邻星受到的潮汐力大小和方向发生周期性变化，进而影响其内部的物质运动和磁场演化，使磁场出现周期性的增强或减弱，产生类似于太阳黑子活动周期的磁周期变化。
对行星的影响
- 磁场维持与变化：以比邻星b为例，由于它距离比邻星较近，会被比邻星潮汐锁定，虽然传统观点认为被潮汐力锁定的行星不可能有保护性磁场，但实际上潮汐加热不仅不会破坏行星的磁场，反而可能使其具备适宜生命的条件。潮汐作用引起的内部摩擦和热量产生可能会维持或改变行星内部的液态层运动，从而对磁场的产生和维持起到一定作用。
- 磁层结构调整：潮汐锁定会使行星的自转速度逐渐减慢，直至与公转速度同步，这种自转速度的变化会影响行星内部的物质对流和磁场产生等过程，进而影响行星的磁层结构。磁层是行星磁场与太阳风等星际介质相互作用形成的区域，磁层结构的变化会影响行星对宇宙射线和高能粒子的屏蔽能力，对行星表面的生命生存环境产生重要影响。生命的诞生与发展产生重要影响。
除了南门三三合星系统外，还有许多三合星系统，以下是一些常见的例子：
hd 系统
位于天鹅座中，离地球约149光年，由黄矮星hd A、橙矮星hd b和红矮星hd c组成。b和c以156天的周期互相围绕着公转，并且一起每25.7年围绕A公转一圈，该系统中还存在一颗太阳系外类热木星行星以极接近A的轨道公转。
开阳星系统
位于大熊星座，是一个六合星系统，但它首先是一颗肉眼可以分辨开的目视双星，主星大熊星座ζ星是2等星，伴星大熊星座80号星中名辅星，是4等星。用望远镜观测大熊星座ζ星，可以发现它本身就是一颗目视双星，主星大熊星座ζ1星又是最早被发现的分光双星，并且大熊星座ζ2星和大熊星座80号星也都是分光双星。
北极星系统
北极星是一个三星系统，较近的恒星由于太接近了，在2006年哈勃太空望远镜拍摄后，才只能从它对北极星A的引力影响中知道它的存在。
参宿一系统
本章未完,请点击下一段进行阅读!