Několik poznámek o spektrech dvojhvězd

Asi nejvýraznějším či nejcharakterističtějším rysem spekter dvojhvězd je pravidelné rozdvojování a opětné spojování spektrálních čar s periodou rovnou oběžné době dvojhvězdy.

Poznamenejme, že můžeme mít i dvojhvězdu, z níž pozorujeme pouze jednu složku. V takovém případě ovšem nepozorujeme žádné rozdvojování čar, ale pravidelný kývavý pohyb čar.

Vysvětlení je velmi prosté a vychází z tak zvaného Dopplerova principu. Podle něho platí, že spektrum objektu, který se k pozorovateli přibližuje, se posune směrem k modrému konci spektra přímo úměrně rychlosti přibližování, zatímco v případě objektu, který se od pozorovatele vzdaluje, je spektrum posunuto k červenému konci spektra opět přímo úměrně rychlosti vzdalování.

Popišme si celou situaci:

1. Nejprve předpokládejme, že složky dvojhvězdy jsou vůči pozorovateli v pozici, kdy jedna složka je k pozorovateli právě nejblíže, zatímco druhá je od pozorovatele právě nejdále (nezapomeňme, že složky obíhají kolem společného těžiště tak, že toto společné těžiště je vždy na spojnici obou složek bez ohledu na to, zda složky obíhají po kruhových nebo eliptických drahách). Pak se obě složky pohybují pouze kolmo k pozorovateli (tj. žádná se ani nepřibližuje ani nevzdaluje, ale pohybují se "do boku"), a to tak, že jedna "vlevo" a jedna "vpravo". Protože se ani nepřibližují ani nevzdalují, jejich spektra nejsou nijak posunuta (ani do červena ani do modra) a spektra obou složek pozorovateli splývají. Znamená to, že pozorovatel vidí "jednoduché" spektrum.
2. Nyní předpokládejme, že obě složky jsou posazeny "kolmo" k předchozímu případu, tj. jedna je "nejvíce vlevo" a jedna "nejvíce vpravo". Jedna složka se tedy pohybuje přímo k pozorovateli, zatímco druhá se od pozorovatele přímo vzdaluje. Jedno spektrum je tedy maximálně posunuto do modra a jedno maximálně do červena. Pozorovatel tedy vidí dvojité spektrum (v případě, že jedna ze složek nesvítí, vidí pozorovatel sice jenom jedno spektrum, ale přesto posunuté "do krajní polohy").
3. Nechť se nyní obě složky opět otočí o dalších 90 stupňů. Opět je tedy jedna právě nejblíže k pozorovateli a jedna je právě nejdále od pozorovatele (viz. bod 1), ale jsou "prohozené": ta, která v bodě 1 byla nejblíže, je nyní nejdále, a ta, která byla nejdále, je nyní nejblíže. Nicméně o jejich spektrech platí to, co platilo v bodě 1: žádná z nich se k pozorovateli ani nepřibližuje ani se nevzdaluje, nemají tedy posunutá spektra a pozorovateli obě spektra splývají.
4. Při otočení o 90 stupňů se dostáváme k situaci, kdy opět jedna složka letí k pozorovateli a druhá letí od pozorovatele (viz. bod 2), ale v obráceném smyslu. Ta, která v bodě 2 letěla k pozorovateli, se nyní vzdaluje, a ta, která se vzdalovala, se nyní přibližuje. Opět tedy sledujeme dvojité spektrum, ale v obráceném smyslu: to spektrum, které bylo posunuto do červena, je nyní posunuto do modra a to, které bylo posunuto do modra, je nyní posunuto do červena.

Graficky je popsaná situace zobrazena v následující tabulce:

Posuvy čar ve spektrech dvojhvězd. Písmeno T označuje těžiště dvojhvězdy.

V případě, že jedna složka dvojhvězdy je extrémně hmotnější, jsou posuvy čar v jejím spektru sotva měřitelné, jak je to zvýrazněno na následujícím animovaném gifu, který jsem získal od kamaráda Michala Švandy