Инструменты пользователя

Инструменты сайта


Боковая панель

2016:09:21:белые-карлики

Белые карлики

Белые карлики – звезды с малой светимостью и огромной массой, сопоставимой с массой Солнца. В нашей галактике они составляют всего несколько процентов от общего числа звезд. Массы белых карликов не превосходят 1,4 массы Солнца (предел Чандрасекара), хотя их плотность очень высокая –106–107 г/куб. см. Часто их радиус соответствует радиусу Земли. Температура ядра белых карликов невысокая, поэтому ядерные реакции в них не протекают. Температура поверхности белых карликов колеблется в пределах от 5 000 градусов Kельвина у старых, «холодных» звезд, до 50 000 градусов Kельвина у молодых и «горячих». Запасенная энергия этих звезд постепенно уменьшается за счет излучения электромагнитных волн.

История открытия

Немецкий астроном и математик Фридрих Бессель в 1844 году при наблюдении Сириуса обнаружил небольшое отклонение звезды от прямолинейного движения, и сделал предположение о наличии у Сириуса невидимой массивной звезды-спутника. Его предположение подтвердилось уже в 1862 году, когда американский астроном и телескопостроитель Альван Грэхэм Кларк, занимаясь юстировкой самого крупного в то время рефрактора, обнаружил возле Сириуса неяркую звезду, которую впоследствии окрестили Сириус Б. Белый карлик Сириус Б имеет низкую светимость, а гравитационное поле воздействует на своего яркого компаньона довольно заметно, что свидетельствует о том, что у этой звезды крайне малый радиус при значительной массе. Так впервые был открыт вид объектов, названный белыми карликами. Вторым подобным объектом была звезда Маанена, находящаяся в созвездии Рыб. Позже, в 30-е годы XX века ученые научились рассчитывать светимость, радиус, температуру поверхности звезд. Оказалось, что температура Сириуса В оказалась равной 25 000 градусов Kельвина. То есть в 2,5 раза выше, чем у яркого Сириуса А. С учетом размеров звезды это указывало на чрезвычайно высокую плотность ее вещества – 106г/куб. см. Для примера, наперсток такого вещества весил бы на Земле миллион тонн.

Процесс охлаждения белого карлика и кристаллизации его центральной части

Происхождение белых карликов

Большинство белых карликов представляют собой один из последних этапов эволюции нормальных, не очень массивных звезд. Звезда, исчерпав запасы ядерного вещества, переходит в стадию красного гиганта, а затем теряет часть вещества, превращаясь в белый карлик. При этом наружная оболочка – нагретый газ – разлетается в космическом пространстве. С Земли она наблюдается как туманность. За сотни тысяч лет такие туманности рассеиваются в пространстве, а их плотные ядра, белые карлики, постепенно остывают, подобно раскаленному куску металла, но очень медленно, поскольку их поверхность мала. Со временем они должны превратиться в коричневые (черные) карлики – сгустки материи с температурой окружающей среды. Правда, как показывают расчеты, на это может потребоваться множество миллиардов лет.

Жизненный цикл звезд

Очевидно, что открытие коричневых карликов затруднено их слабой светимостью. Один из коричневых карликов находится в созвездии Гидры. Его блеск составляет лишь 22,3. Уникальность открытия заключается в том, что ранее обнаруженные коричневые карлики входили в двойные системы, именно поэтому их и могли обнаружить, а этот – одиночный. Его нашли только благодаря близости к Земле: до него всего 33 световых года. Предполагается, что нынешние коричневые карлики – это не остывшие белые (слишком мало времени прошло), а недоразвившиеся звезды. Как известно, звезды рождаются из газопылевого облака, причем одно облако порождает несколько звезд разной массы. Если сжимающийся сгусток газа имеет массу в 10–100 раз меньше солнечной, образуются коричневые карлики. Они довольно сильно разогреваются силами гравитационного сжатия и излучают в инфракрасном диапазоне. Ядерные реакции в коричневых карликах не происходят.

Изображение, полученное с помощью Космического телескопа «Хаббл», охватывает небольшую область вблизи центра шарового скопления M4. В этом скоплении сосредоточено большое количество белых карликов (отмечены кружками). Процесс ядерного горения в белых карликах закончился, и поэтому они продолжают остывать, постепенно угасая

Алмазные планеты

Не так давно выяснилось, что белые карлики играют еще одну важную роль в эволюции вселенной. Так в сентябре 2016 г. астрономы из Колумбийского университета выяснили, что белые карлики «помогают в рождении» пульсарных планет нейтронным звездам. Как выяснилось, наличие такой «пары» у пульсара является обязательным условием, при котором в будущем возможно образование рядом с ним планет. Когда белый карлик больше не в силах выдерживать гравитацию нейтронной звезды, он разлетается на части, в результате чего возникает протопланетное облако. Впоследствии из этого облака могут формироваться планеты. А поскольку в состав белых карликов входят преимущественно углерод и кислород, то именно эти вещества и становятся химической основой планет, вращающихся вокруг пульсара. При этом углерод в их недрах под действием высокого давления должен превращаться в огромные алмазы. Однако жизнь на таких «алмазных планетах» невозможна в силу мощной радиации, исходящей от нейтронной звезды.

Видео: Белые карлики и нейтронные звезды. Владимир Сурдин. Лекториум

Источники

2016/09/21/белые-карлики.txt · Последние изменения: 2016/09/30 20:39 — admin