Was sind weiße Zwerge?
Weiße Zwerge sind Sterne, die aus elektronenkernigem Plasma bestehen und frei von sind
Der nächste bekannte weiße Zwerg ist Sirius B,8,6 Lichtjahre entfernt. Es wird angenommen, dass unter den hundert sonnennächsten Sternensystemen acht Sterne weiße Zwerge sind. Gegenwärtig machen weiße Zwerge nach verschiedenen Schätzungen 3 bis 10% der Sternpopulation unserer Galaxie aus (die Unsicherheit der Schätzung beruht auf der Schwierigkeit, entfernte weiße Zwerge aufgrund ihrer geringen Leuchtkraft zu beobachten).
Weiße Zwerge entstehen im Laufe der EvolutionSterne, deren Masse nicht ausreicht, um sich in einen Neutronenstern zu verwandeln, nämlich etwa 10 Sonnenmassen nicht überschreitet, was in unserer Galaxie mehr als 97 % der Gesamtmasse ausmacht. Wenn ein Hauptreihenstern mit geringer oder mittlerer Masse die Fusion von Wasserstoff zu Helium beendet, dehnt er sich aus und wird zu einem Roten Riesen.
Der Rote Riese wird von thermonuklearen Kräften unterstütztReaktionen zur Umwandlung von Helium in Kohlenstoff und Sauerstoff. Reicht die Masse eines Roten Riesen nicht aus, um die Kerntemperatur auf das für thermonukleare Reaktionen erforderliche Niveau zu erhöhen, an dem der entstehende Kohlenstoff beteiligt ist, reichert er sich zusammen mit Sauerstoff im Kern des Sterns an.
Der Stern wirft seine äußere Hülle ab und bildet einen planetarischen Nebel. Der frühere Kern des Sterns wird zu einem weißen Zwerg aus Kohlenstoff und Sauerstoff.
Weißer Zwerg Sirius B (Pfeil) neben dem hellen Sirius A. Foto vom Hubble-Teleskop
Der Ursprung der weißen Zwerge
Bei der Erklärung der Entstehung der Weißen Zwerge ist der SchlüsselZwei Ideen spielten eine Rolle: die Idee des Astronomen Ernst Epik, dass durch das Ausbrennen von Kernbrennstoffen rote Riesen aus Hauptreihensternen gebildet werden, und die Annahme des Astronomen Vasily Fesenkov, dass Hauptreihensterne Masse verlieren sollten, und so weiter Ein Massenverlust sollte einen erheblichen Einfluss auf die Entwicklung der Sterne haben. Diese Annahmen wurden vollständig bestätigt.
- Kontraktion der weißen Zwerge
Theoretiker sagten voraus, dass junge WeißeZwerge in einem frühen Stadium der Evolution sollten schrumpfen. Berechnungen zufolge kann sich der Radius eines typischen Weißen Zwergs aufgrund der allmählichen Abkühlung in den ersten Millionen Jahren seines Bestehens um mehrere hundert Kilometer verringern.
Im Jahr 2017 haben russische Astrophysiker ausDas nach P. K. Sternberg benannte Staatliche Astronomische Institut der Moskauer Staatlichen Universität, das Institut für Astronomie der Russischen Akademie der Wissenschaften, das nach A. I. Alikhanov benannte Institut für Theoretische und Experimentelle Physik und das Nationale Institut für Astrophysik (Mailand) unter der Leitung von Professor Sergei Borisovich Popov dokumentierte zum ersten Mal auf der Welt die Entdeckung eines jungen Weißen Zwergs mit sehr schnell abnehmendem Radius.
Russische Wissenschaftler und ihre italienischen Assistentenuntersuchte die Röntgenemission des Doppelsternsystems HD49798/RX J0648.0-4418, das sich im Sternbild Puppis in einer Entfernung von zweitausend Lichtjahren von der Erde befindet. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift veröffentlichtMonatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Societyim Februar 2018.
Zahl: 8. Exotisches Binärsystem PSR J0348 + 0432, bestehend aus einem Pulsar und einem weißen Zwerg, der sich in 2,5 Stunden um ihn dreht
Entwicklung der weißen Zwerge
Weiße Zwerge beginnen ihre Entwicklung als freiliegende entartete Kerne roter Riesen, die ihre Hülle abgeworfen haben – also als Zentralsterne junger planetarischer Nebel.
Die Temperaturen der Photosphären der Kerne junger PlanetenNebel sind extrem hoch - zum Beispiel reicht die Temperatur des Zentralsterns des Nebels NGC 7293 von 90.000 K (geschätzt aus Absorptionslinien) bis 130.000 K (geschätzt aus dem Röntgenspektrum). Bei diesen Temperaturen machen harte ultraviolette und weiche Röntgenstrahlen den größten Teil des Spektrums aus.
Gleichzeitig wurden die beobachteten Weißen Zwerge in ihremDie Spektren werden überwiegend in zwei große Gruppen unterteilt: die „Wasserstoff“-Spektralklasse DA, in deren Spektren keine Heliumlinien vorkommen, die etwa 80 % der Population der Weißen Zwerge ausmachen, und die „Helium“-Spektralklasse DB ohne Wasserstofflinien in den Spektren und machen den Großteil der verbleibenden 20 % der Populationen aus.
Der Grund für diesen Unterschied in der Zusammensetzung der Atmosphären von WeißenZwerge sind lange unklar geblieben. 1984 betrachtete Iko Iben Szenarien für den "Austritt" weißer Zwerge aus pulsierenden roten Riesen, die sich in verschiedenen Pulsationsphasen auf dem asymptotischen Riesenast befinden.
Spätes Stadium
In einem späten Stadium der Evolution bei Roten Riesen mitBei Massen von bis zu zehn Sonnen entsteht durch das „Ausbrennen“ des Heliumkerns ein entarteter Kern, der hauptsächlich aus Kohlenstoff und schwereren Elementen besteht und von einer nicht entarteten Heliumschichtquelle umgeben ist, in der eine dreifache Heliumreaktion stattfindet tritt ein.
Darüber wiederum befindet sich eine Schichteine Wasserstoffquelle, in der thermonukleare Reaktionen des Bethe-Zyklus stattfinden, bei der Wasserstoff in Helium umgewandelt wird, umgeben von einer Wasserstoffhülle; Somit ist die externe Wasserstoffschichtquelle der Helium-„Produzent“ für die Heliumschichtquelle.
Helium unterliegt der Verbrennung in einer Schichtquellethermische Instabilität aufgrund einer extrem hohen Temperaturabhängigkeit, die durch die höhere Umwandlungsrate von Wasserstoff in Helium im Vergleich zur Rate des Heliumausbrennens verschärft wird; Das Ergebnis ist die Ansammlung von Helium, seine Kompression bis zum Beginn der Degeneration, ein starker Anstieg der Geschwindigkeit der dreifachen Heliumreaktion und der EntwicklungSchicht Helium Flash.
Zahl: 5. Planetarischer Nebel NGC 3132: ein Doppelstern in der Mitte - ein Analogon von Sirius
Wie kann Licht von weißen Zwergen Wissenschaftlern helfen?
- Planetensysteme
In einer neuen Studie haben Astronomen unter der Leitung vonMark A. Hollands zeigen, dass nach dem Tod eines Sterns nicht alle Beweise für die Existenz eines Planetensystems von der Karte der Galaxie verschwinden.
Wenn Planeten im System bleiben oder kahl sindKerne, dann könnte die Gravitationswechselwirkung zwischen ihnen dazu führen, dass die Fragmente schließlich auf die Überreste des Muttersterns fallen. Dieser Überrest eines Sterns, der als Weißer Zwerg bezeichnet wird, besteht fast ausschließlich aus Kohlenstoff und Sauerstoff und ist von einer dichten, aber dünnen Hülle aus Wasserstoff und Helium umgeben.
Natürlich jedes Objekt, das auch auftauchtin der Nähe, wird durch die extreme Schwerkraft des weißen Zwergs in Stücke gerissen, und seine Fragmente werden auf die Oberfläche des Sterns fallen, wo sie sich mit dem Wasserstoff und Helium der Muscheln vermischen.
Lithium, Kalzium in Zwergphotosphärenund Natrium, während Magnesium, Kalium, Chrom und Eisen auch im Fall des Zwergs LHS 2534 gefunden wurden. Die Zusammensetzung des klastischen Materials, das auf die untersuchten weißen Zwerge fällt, ist im Vergleich zu den Körpern des Sonnensystems an Lithium angereichert und an Kalzium abgereichert und entspricht am ehesten dem Gehalt in der Erdlandkruste.
Nach dem Auftreffen auf den Stern werden die darin enthaltenen Elemente erfasstDie Zusammensetzung des zerstörten Objekts, beispielsweise Lithium und Kalzium, beginnen, ihr eigenes Licht mit einzigartigen spektralen Eigenschaften auszusenden, wodurch sie eindeutig identifiziert werden können.
Die meisten weißen Zwerge sind es auchheiß, und ihr helles Licht macht es schwierig, eine Kontamination zu erkennen. Die jüngste Gaia-Mission half jedoch dabei, Dutzende alter, kühler weißer Zwerge zu kartieren, und Astronomen haben in den Atmosphären dieser Sterne deutliche Anzeichen von Planetenknochen gefunden.
Zahl: 3. Population weißer Zwerge im Kugelsternhaufen NGC 6397. Blaue Quadrate - weiße Heliumzwerge, violette Kreise - "normale" weiße Zwerge mit hohem Kohlenstoffgehalt
Im Fall des WD-Systems J2317+1830 ist aufgefallenüberschüssige Infrarotstrahlung, was auf eine anhaltende Ansammlung von Trümmern von der zirkumstellaren Scheibe auf den Zwerg hindeutet, wobei die Gesamtansammlungsrate auf 3 × 106 Gramm pro Sekunde geschätzt wird.
In Anbetracht dessen, dass der Vorläufer dieses WeißDer Zwerg könnte ein Stern mit einer Masse von 4,8-facher Sonnenmasse sein, und die Idee der Bildung von Planeten nach dem Tod des Sterns wurde als erfolglos angesehen. Dies beweist die Idee, dass Sterne vom Spektraltyp B Planeten bilden Systeme und überleben bis zum Stadium eines weißen Zwergs.
- Exoplaneten
Darüber hinaus ist WD J2317 + 1830 einer derdie ältesten Systeme, in denen sich differenzierte felsige Planeten gebildet haben könnten. All dies ermöglicht es, Planetenbildungsmodellen Beschränkungen aufzuerlegen, die aus Beobachtungen von Planeten um Hauptreihensterne oder Riesen äußerst schwierig zu erhalten sind.
Wie hilft das?
Laut Wissenschaftlern bringt die Entdeckung Licht ins Dunkelüber die Prozesse in unserem Universum, in dem sich viele Generationen von Planetensystemen im Laufe der 13 Milliarden Jahre ihres Bestehens verändert haben.
weiter lesen
Schauen Sie sich ein 8 Billionen Pixel großes Bild des Mars an
Wissenschaftler haben einen Ersatz für die Relativitätstheorie entwickelt. Was ist das Wesen der "Theorie von allem"?
Wissenschaftler haben Hinweise auf eine Kreuzung moderner Menschen mit Neandertalern gefunden