Почти 80% звезд, видимых во Вселенной, являются двойными звездами. Что делает их такими многочисленными во Вселенной? Почему нет других чисел, а ровно два в изобилии?
Короткий ответ - сохранение углового момента. По сути, если что-то большое вращается и сжимается, оно начинает вращаться все быстрее и быстрее. Подумайте о балерине, которая делает пируэт и втягивает руки, чтобы ускорить вращение! А теперь представьте, что гигантское диффузное облако газа схлопывается под действием собственной гравитации. Ему совсем не обязательно вращаться очень сильно, чтобы в конечном итоге вращаться очень быстро, когда он схлопнется до размеров звезды. Но это на самом деле проблема! Если вы произведете расчет, то обнаружите, что звезда вращается так быстро, что ее поверхность достигает космической скорости еще до того, как она прекращает коллапсировать. Есть два пути решения этой проблемы: либо вы отбрасываете избыточный угловой момент такой массивной планеты, как Юпитер, либо разделяете звезду на две звезды, вращающиеся вокруг друг друга.
Ответ сурового джайна правильный, но он отвечает только на одну часть вопроса: почему в некоторых звездных системах более одной звезды, а не почему так мало систем имеют более двух звезд.
Если вы получаете более двух звезд в системе, она становится нестабильной. Это знаменитая задача трех тел , от которой научно-фантастическая книга получила свое название (и часть сюжета).
Две звезды вместе образуют стабильную орбиту друг вокруг друга. Математически это означает, что если вы знаете положения, скорости и массы звезд в данной точке, вы можете решить уравнения движения для любого заданного будущего времени и предсказать их будущее положение.
Однако для системы из трех и более тел это невозможно. Уравнения движения теперь чувствительно зависят от начальных условий. В системе с двумя телами небольшая неточность в начальных условиях приведет к небольшой неточности в прогнозируемом будущем положении. Вы можете отслеживать неточность по мере ее роста с течением времени и исправлять ее. С тремя телами неточность в начальных условиях приведет к неточности будущих прогнозов, которая экспоненциально растет со временем , а это означает, что по прошествии определенного промежутка времени между вашими прогнозами и фактическими положениями нет связи. Это в основном определение хаоса .
Одним из важных следствий этого является то, что в такой системе нет устойчивых орбит . Рано или поздно две из звезд либо столкнутся, либо тела будут взаимодействовать таким образом, что совокупная гравитация двух из них разгонит третью до космической скорости и выкинет ее из системы, после чего две оставшиеся установится на стабильной двойной орбите. То же верно и для систем с числом большим, чем три.