Powierzchnia Roche'a

Z Wikipedii

Potencjał ciała rotującego wraz z układem gwiazd w ich układzie podwójnym.

Powierzchnia Roche'a wokół gwiazdy w układzie podwójnym to powierzchnia okalająca obszar grawitacyjnej dominacji danej gwiazdy. Materia znajdująca się poza powierzchnią Roche'a może opuścić gwiazdę bez konieczności uzyskania dodatkowej energii. Pojęcie to jest niezwykle ważne w interpretacji takich obiektów jak rentgenowskie układy podwójne, zmienne kataklizmiczne czy pulsary milisekundowe.

Powierzchnia Roche'a jest jedną z powierzchni ekwipotencjalnych wokół gwiazdy, ale bardzo szczególną. Bliżej gwiazdy powierzchnie ekwipotencjalne mają w przybliżeniu kształt sferyczny, jak dla pojedynczej gwiazdy. Nieco dalej ważny staje się efekt obecności towarzysza, oraz efekt ruchu orbitalnego obu gwiazd wokół ich środka masy. Powoduje to, że powierzchnie ekwipotencjalne są wydłużone w kierunku towarzysza. Powierzchnie o mniejszym potencjale otaczają każdą z gwiazd układu z osobna, ale w miarę zwiększania energii potencjalnej dochodzi do połączenia oddzielnych powierzchni obu gwiazd w jedną, o kształcie przekroju przypominającym cyfrę osiem. Powierzchnia o tym potencjale, okalająca jedną z gwiazd, nazywamy powierzchnią Roche'a tej gwiazdy. Punkt pomiędzy gwiazdami, gdzie stykają się powierzchnie Roche'a obu gwiazd, to wewnętrzny punkt Lagrange'a L1, leżący na osi łączącej środki obu gwiazd.

Równania opisujące położenie powierzchni Roche'a dla gwiazdy w zależności od stosunku mas gwiazd w układzie podwójnym oraz seperacji gwiazd oparte są o założenie, że ruch gwiazd odbywa się po orbicie kołowej, a gwiazdy korotują, to znaczy ich ruch obrotowy względem osi odbywa się z tą samą prędkością kątową co ruch orbitalny.

Jeżeli gwiazda w wyniku ewolucji np. utraty momentu pędu orbitalnego lub masy wypełnia swoją powierzchnię Roche'a, jej górne warstwy atmosfery wystają nieco ponad tę powierzchnię, materia z gwiazdy zaczyna wypływać przez punkt L1 w kierunku drugiej gwiazdy. Wypływająca struga nie płynie wzdłuż osi łączącej środki obu gwiazd, ze względu na ruch orbitalny i wywołaną nim siłę Coriolisa odchyla się. Jeżeli gwiazda, na którą opada materia, ma promień niewielki w stosunku do swojej powierzchni Roche'a, a jej pole magnetyczne jest niezbyt silne , materia tworzy wokół obiektu centralnego dysk akrecyjny. Przepływ masy pomiędzy gwiazdami, zachodzący w wyniku wypełniania przez jedną z nich swojej powierzchni Roche'a, ma duży wpływ na dalszą ewolucję gwiazd.

Pokrewnym, ale odrębnym pojęciem jest granica Roche'a. W obu przypadkach nazwa pochodzi od nazwiska francuskiego astronoma, Édouarda Roche'a.