Τι είναι οι λευκοί νάνοι;
Белые карлики — звезды, состоящие из электронно-ядерной плазмы, лишенные
Ο πιο γνωστός λευκός νάνος είναι ο Sirius B,βρίσκεται 8,6 έτη φωτός μακριά. Υποτίθεται ότι μεταξύ των εκατό πιο κοντινών συστημάτων αστεριών στον Ήλιο, οκτώ αστέρια είναι λευκοί νάνοι. Προς το παρόν, οι λευκοί νάνοι αποτελούν, σύμφωνα με διάφορες εκτιμήσεις, από 3 έως 10% του αστρικού πληθυσμού του γαλαξία μας (η αβεβαιότητα της εκτίμησης οφείλεται στη δυσκολία παρατήρησης μακρινών λευκών νάνων λόγω της χαμηλής φωτεινότητας τους).
Белые карлики образуются в процессе эволюции звезд, чья масса недостаточна для превращения в нейтронную звезду, а именно не превышает около 10 масс Солнца, каковых в нашей галактике более 97% от общего количества. Когда звезда главной последовательности малой или средней массы заканчивает превращение водорода в гелий, она расширяется, становясь красным гигантом.
Красный гигант поддерживается термоядерными реакциями превращения гелия в углерод и кислород. Если масса красного гиганта оказывается недостаточной для подъема температуры ядра до уровня, необходимого для термоядерных реакций с участием полученного углерода, происходит его накопление в ядре звезды, вместе с кислородом.
Το αστέρι ρίχνει το εξωτερικό του κέλυφος, σχηματίζοντας ένα πλανητικό νεφέλωμα και ο πρώην πυρήνας του αστεριού γίνεται ένας λευκός νάνος από άνθρακα και οξυγόνο.
Λευκός νάνος Sirius B (με βέλη) δίπλα στο φωτεινό Sirius A. Φωτογραφία από το τηλεσκόπιο Hubble
Η προέλευση των λευκών νάνων
Εξηγώντας τη γένεση των λευκών νάνων, το κλειδίΔύο ιδέες έπαιξαν ρόλο: η ιδέα του αστρονόμου Ernst Epik ότι οι κόκκινοι γίγαντες σχηματίζονται από τα κύρια αστέρια ακολουθίας ως αποτέλεσμα της εξάντλησης των πυρηνικών καυσίμων και η υπόθεση του αστρονόμου Vasily Fesenkov ότι τα αστέρια της κύριας ακολουθίας θα πρέπει να χάσουν μάζα και τέτοια μια απώλεια μάζας πρέπει να έχει σημαντικό αντίκτυπο στην εξέλιξη των άστρων Αυτές οι υποθέσεις επιβεβαιώθηκαν πλήρως.
- Σύσπαση λευκών νάνων
Теоретики предсказывали, что молодые белые карлики на ранней стадии эволюции должны сжиматься. Согласно расчетам, из-за постепенного остывания радиус типичного белого карлика может сократиться на несколько сотен километров в первый миллион лет его существования.
Το 2017, Ρώσοι αστροφυσικοί απόΤο Κρατικό Αστρονομικό Ινστιτούτο που πήρε το όνομά του από το Κρατικό Πανεπιστήμιο της Μόσχας P. K. Sternberg, το Ινστιτούτο Αστρονομίας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών, το Ινστιτούτο Θεωρητικής και Πειραματικής Φυσικής με το όνομα A. I. Alikhanov και το Εθνικό Ινστιτούτο Αστροφυσικής (Μιλάνο) υπό την ηγεσία του καθηγητή Sergei Borisovich Ο Ποπόφ, για πρώτη φορά στον κόσμο, κατέγραψε την ανακάλυψη ενός νεαρού λευκού νάνου, με ακτίνα που μειώνεται πολύ γρήγορα.
Ρώσοι επιστήμονες και οι Ιταλοί βοηθοί τουςμελέτησε την εκπομπή ακτίνων Χ του δυαδικού συστήματος HD49798/RX J0648.0-4418, που βρίσκεται στον αστερισμό Puppis σε απόσταση δύο χιλιάδων ετών φωτός από τη Γη. Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύτηκαν στο περιοδικόΜηνιαίες ειδοποιήσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας в феврале 2018 года.
Φιγούρα: 8. Εξωτικό δυαδικό σύστημα PSR J0348 + 0432, που αποτελείται από ένα πάλσαρ και έναν λευκό νάνο που περιστρέφεται γύρω από αυτό σε 2,5 ώρες
Εξέλιξη λευκών νάνων
Белые карлики начинают свою эволюцию как обнажившиеся вырожденные ядра красных гигантов, сбросивших свою оболочку — то есть в качестве центральных звезд молодых планетарных туманностей.
Οι θερμοκρασίες των φωτοσφαιρών των πυρήνων του νεαρού πλανητικούΤα νεφελώματα είναι εξαιρετικά υψηλά - για παράδειγμα, η θερμοκρασία του κεντρικού άστρου του νεφελώματος NGC 7293 κυμαίνεται από 90.000 Κ (εκτιμάται από γραμμές απορρόφησης) έως 130.000 Κ (εκτιμάται από το φάσμα ακτίνων Χ). Σε αυτές τις θερμοκρασίες, οι σκληρές υπεριώδεις και μαλακές ακτίνες Χ αντιπροσωπεύουν το μεγαλύτερο μέρος του φάσματος.
Ταυτόχρονα, οι παρατηρούμενοι λευκοί νάνοι στο δικό τουςΤα φάσματα χωρίζονται κυρίως σε δύο μεγάλες ομάδες - τη φασματική κατηγορία «υδρογόνου» DA, στα φάσματα της οποίας δεν υπάρχουν γραμμές ηλίου, που αποτελούν το ~80% του πληθυσμού των λευκών νάνων, και η φασματική κατηγορία «ηλίου» DB χωρίς γραμμές υδρογόνου. στα φάσματα, που αποτελούν τους περισσότερους από τους υπόλοιπους πληθυσμούς του 20%.
Ο λόγος για αυτήν τη διαφορά στη σύνθεση της ατμόσφαιρας των λευκώνΟι νάνοι παρέμειναν εδώ και καιρό ασαφείς. Το 1984, ο Iko Iben εξέτασε σενάρια για την «έξοδο» λευκών νάνων από παλλόμενους κόκκινους γίγαντες που βρίσκονται στον ασυμπτωτικό γιγαντιαίο κλάδο σε διαφορετικές φάσεις παλμών.
Поздняя стадия
На поздней стадии эволюции у красных гигантов с массами до десяти солнечных в результате «выгорания» гелиевого ядра образуется вырожденное ядро, состоящее преимущественно из углерода и более тяжёлых элементов, окруженное невырожденным гелиевым слоевым источником, в котором идёт тройная гелиевая реакция.
В свою очередь, над ним располагается слоевой водородный источник, в котором идут термоядерные реакции цикла Бете превращения водорода в гелий, окруженный водородной оболочкой; таким образом, внешний водородный слоевой источник является «производителем» гелия для гелиевого слоевого источника.
Горение гелия в слоевом источнике подвержено тепловой неустойчивости вследствие чрезвычайно высокой зависимости от температуры, и это усугубляется большей скоростью преобразования водорода в гелий по сравнению со скоростью выгорания гелия; результатом становится накопление гелия, его сжатие до начала вырождения, резкое повышение скорости тройной гелиевой реакции и развитие φλας ήλιο.
Φιγούρα: 5. Πλανητικό νεφέλωμα NGC 3132: ένα διπλό αστέρι στο κέντρο - ένα ανάλογο του Sirius
Πώς μπορεί το φως από λευκούς νάνους να βοηθήσει τους επιστήμονες;
- Πλανητικά συστήματα
В новом исследовании астрономы под руководством Марка А. Холландса (Mark A. Hollands) показывают, что после гибели звезды не все свидетельства существования планетной системы исчезают с карты Галактики.
Если в системе остаются планеты или их оголенные ядра, то гравитационное взаимодействие между ними может привести к тому, что осколки в конечном счете упадут на остатки родительской звезды. Эти остатки звезды, называемые белым карликом, почти полностью состоят из углерода и кислорода, окруженных плотной, но тонкой оболочкой из водорода и гелия.
Φυσικά, οποιοδήποτε αντικείμενο εμφανίζεταιΚλείσιμο, θα τεμαχιστεί από την ακραία βαρύτητα του λευκού νάνου και τα θραύσματά του θα πέσουν στην επιφάνεια του αστεριού, όπου θα αναμιχθούν με το υδρογόνο και το ήλιο των κελυφών.
Το λίθιο, το ασβέστιο βρίσκεται στις νάνες φωτοσφαιρέςκαι νάτριο, ενώ το μαγνήσιο, το κάλιο, το χρώμιο και ο σίδηρος βρέθηκαν επίσης στην περίπτωση του νάνου LHS 2534. Η σύνθεση του κλασικού υλικού που εμπίπτει στους μελετημένους λευκούς νάνους εμπλουτίζεται σε λίθιο και εξαντλείται σε ασβέστιο σε σύγκριση με τα σώματα του ηλιακού συστήματος και ταιριάζει περισσότερο με το περιεχόμενο που βρίσκεται στον ηπειρωτικό φλοιό της Γης.
После попадания на звезду элементы, входившие в состав уничтоженного объекта, такие как литий и кальций, начинают излучать собственный свет с уникальными спектральными характеристиками, позволяющими произвести их однозначную идентификацию.
Οι περισσότεροι λευκοί νάνοι είναι επίσηςζεστό και το έντονο φως τους δυσκολεύει να δει οποιαδήποτε μόλυνση. Ωστόσο, η πρόσφατη αποστολή της Γαία βοήθησε να χαρτογραφήσει δεκάδες αρχαίους, δροσερούς λευκούς νάνους και οι αστρονόμοι έχουν βρει σαφή σημάδια πλανητικών οστών στην ατμόσφαιρα αυτών των αστεριών.
Φιγούρα: 3. Πληθυσμός λευκών νάνων στο σφαιρικό σύμπλεγμα αστεριών NGC 6397. Μπλε τετράγωνα - λευκοί νάνοι ηλίου, μοβ κύκλοι - "κανονικοί" λευκοί νάνοι με υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα
В случае системы WD J2317+1830 был замечен избыток инфракрасного излучения, что говорит о продолжающейся аккреции обломков из околозвездного диска на карлик, при этом общая скорость аккреции оценивается в 3×106 грамм в секунду.
Λαμβάνοντας υπόψη ότι ο πρόγονος αυτού του λευκούΟ νάνος θα μπορούσε να είναι ένα αστέρι με μάζα 4,8 φορές τη μάζα του Ήλιου και η ιδέα του σχηματισμού πλανητών μετά το θάνατο του αστεριού θεωρήθηκε ανεπιτυχής, αυτό αποδεικνύει την ιδέα ότι τα αστέρια του φασματικού τύπου Β σχηματίζουν πλανητικούς συστήματα και επιβιώνουν στο στάδιο ενός λευκού νάνου.
- Εξωπλανήτες
Επιπλέον, το WD J2317 + 1830 είναι ένα από τατα παλαιότερα συστήματα όπου θα μπορούσαν να σχηματιστούν διαφοροποιημένοι βραχώδεις πλανήτες. Όλα αυτά καθιστούν δυνατή την επιβολή περιορισμών σε μοντέλα πλανητικού σχηματισμού που είναι εξαιρετικά δύσκολο να ληφθούν από παρατηρήσεις πλανητών γύρω από τα κύρια αστέρια ακολουθίας ή γίγαντες.
Πώς βοηθάει αυτό;
По мнению ученых, открытие проливает свет на процессы, происходящие в нашей Вселенной, в которой за 13 млрд лет существования сменилось много поколений планетных систем.
Διαβάστε περισσότερα
Κοιτάξτε μια εικόνα 8 τρισεκατομμύρια pixel του Άρη
Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μια αντικατάσταση για τη θεωρία της σχετικότητας. Ποια είναι η ουσία της «θεωρίας των πάντων»;
Οι επιστήμονες έχουν βρει αποδείξεις διασταύρωσης σύγχρονων ανθρώπων με τους Νεάντερταλ