¿Qué son las enanas blancas?
Las enanas blancas son estrellas formadas por plasma nuclear de electrones, desprovistas de
La enana blanca más cercana conocida es Sirio B,ubicado a 8,6 años luz de distancia. Se supone que entre los cien sistemas estelares más cercanos al Sol, ocho estrellas son enanas blancas. En la actualidad, las enanas blancas constituyen, según diversas estimaciones, del 3 al 10% de la población estelar de nuestra galaxia (la incertidumbre de la estimación se debe a la dificultad de observar enanas blancas distantes debido a su escasa luminosidad).
Las enanas blancas se forman durante el proceso de evolución.estrellas cuya masa es insuficiente para convertirse en estrella de neutrones, es decir, no supera unas 10 masas solares, lo que en nuestra galaxia constituye más del 97% del total. Cuando una estrella de secuencia principal de masa baja o intermedia termina de fusionar hidrógeno en helio, se expande hasta convertirse en una gigante roja.
La gigante roja está sostenida por termonucleares.reacciones de conversión de helio en carbono y oxígeno. Si la masa de una gigante roja es insuficiente para elevar la temperatura del núcleo al nivel necesario para las reacciones termonucleares en las que participa el carbono resultante, éste se acumula en el núcleo de la estrella, junto con el oxígeno.
La estrella se desprende de su capa exterior, formando una nebulosa planetaria, y el antiguo núcleo de la estrella se convierte en una enana blanca hecha de carbono y oxígeno.
Sirio B enano blanco (flecha) junto al brillante Sirio A. Foto del telescopio Hubble
El origen de las enanas blancas
Al explicar la génesis de las enanas blancas, la claveDos ideas jugaron un papel: la idea del astrónomo Ernst Epik de que las gigantes rojas se forman a partir de estrellas de la secuencia principal como resultado del agotamiento del combustible nuclear, y la suposición del astrónomo Vasily Fesenkov de que las estrellas de la secuencia principal deberían perder masa, y tal pérdida de masa debería tener un impacto significativo. sobre la evolución de las estrellas. Estos supuestos se confirmaron plenamente.
- Contracción de enanas blancas
Los teóricos predijeron que los jóvenes blancoslos enanos en una etapa temprana de evolución deberían reducirse. Según los cálculos, debido al enfriamiento gradual, el radio de una enana blanca típica puede disminuir varios cientos de kilómetros en el primer millón de años de su existencia.
En 2017, astrofísicos rusos deEl Instituto Astronómico Estatal P.K. Sternberg de la Universidad Estatal de Moscú, el Instituto de Astronomía de la Academia de Ciencias de Rusia, el Instituto de Física Teórica y Experimental A.I. Alikhanov y el Instituto Nacional de Astrofísica (Milán) bajo la dirección del Profesor Sergei Borisovich Popov, por primera vez en el mundo, documentó el descubrimiento de una joven enana blanca, de radio decreciente muy rápidamente.
Los científicos rusos y sus asistentes italianosEstudiaron la emisión de rayos X del sistema binario HD49798/RX J0648.0-4418, ubicado en la constelación de Puppis, a una distancia de dos mil años luz de la Tierra. Los resultados de la investigación fueron publicados en la revista.Avisos mensuales de la Royal Astronomical Societyen febrero de 2018.
Figura: 8. Sistema binario exótico PSR J0348 + 0432, formado por un púlsar y una enana blanca que gira a su alrededor en 2,5 horas.
Evolución de las enanas blancas
Las enanas blancas comienzan su evolución como núcleos degenerados expuestos de gigantes rojas que han perdido su caparazón, es decir, como estrellas centrales de nebulosas planetarias jóvenes.
Temperaturas de las fotosferas de núcleos de planetarios jóvenesLas nebulosas son extremadamente altas; por ejemplo, la temperatura de la estrella central de la nebulosa NGC 7293 varía entre 90.000 K (estimada a partir de las líneas de absorción) y 130.000 K (estimada a partir del espectro de rayos X). A estas temperaturas, los rayos X suaves y ultravioleta duros representan la mayor parte del espectro.
Al mismo tiempo, las enanas blancas observadas en suLos espectros se dividen predominantemente en dos grandes grupos: la clase espectral DA de “hidrógeno”, en cuyos espectros no hay líneas de helio, que constituyen ~80% de la población de enanas blancas, y la clase espectral DB de “helio” sin líneas de hidrógeno. en los espectros, constituyendo la mayor parte del 20% restante de las poblaciones.
La razón de esta diferencia en la composición de las atmósferas de los blancos.los enanos han permanecido confusos durante mucho tiempo. En 1984, Iko Iben consideró escenarios para la "salida" de las enanas blancas de las gigantes rojas pulsantes ubicadas en la rama gigante asintótica, en diferentes fases de pulsación.
Etapa tardía
En una etapa tardía de la evolución en gigantes rojas concon masas de hasta diez solares, como resultado del "quemado" del núcleo de helio, se forma un núcleo degenerado, compuesto principalmente por carbono y elementos más pesados, rodeado por una fuente de capa de helio no degenerada, en la que se produce una triple reacción de helio. ocurre.
A su vez, encima hay una capa.una fuente de hidrógeno en la que se producen reacciones termonucleares del ciclo de Bethe, que convierten el hidrógeno en helio, rodeada por una capa de hidrógeno; por tanto, la fuente externa de la capa de hidrógeno es el “productor” de helio para la fuente de la capa de helio.
La combustión de helio en una fuente estratificada está sujeta ainestabilidad térmica debido a una dependencia extremadamente alta de la temperatura, y esto se ve agravado por la mayor tasa de conversión de hidrógeno en helio en comparación con la tasa de combustión del helio; el resultado es la acumulación de helio, su compresión hasta que comienza la degeneración, un fuerte aumento en la velocidad de la triple reacción del helio y el desarrollocapa de helio flash.
Figura: 5. Nebulosa planetaria NGC 3132: una estrella doble en el centro, análoga a Sirio
¿Cómo puede la luz de las enanas blancas ayudar a los científicos?
- Sistemas planetarios
En un nuevo estudio, astrónomos dirigidos porMark A. Hollands muestra que después de la muerte de una estrella, no todas las pruebas de la existencia de un sistema planetario desaparecen del mapa de la galaxia.
Si los planetas permanecen en el sistema o sus desnudosnúcleos, entonces la interacción gravitacional entre ellos podría causar que los fragmentos eventualmente caigan sobre los restos de la estrella madre. Este remanente de estrella, llamado enana blanca, está compuesto casi en su totalidad por carbono y oxígeno, rodeado por una densa pero delgada capa de hidrógeno y helio.
Naturalmente, cualquier objeto que surja tambiéncerca, serán despedazados por la extrema gravedad de la enana blanca, y sus fragmentos caerán sobre la superficie de la estrella, donde se mezclarán con el hidrógeno y helio de las conchas.
Litio, calcio encontrado en fotosferas enanasy sodio, mientras que magnesio, potasio, cromo y hierro también se encontraron en el caso de la enana LHS 2534. La composición del material clástico que cae sobre las enanas blancas estudiadas está enriquecida en litio y empobrecida en calcio en comparación con los cuerpos del sistema solar y se asemeja más al contenido que se encuentra en la corteza continental de la Tierra.
Después de golpear la estrella, los elementos incluidos enLa composición del objeto destruido, como el litio y el calcio, comienzan a emitir su propia luz con características espectrales únicas, lo que permite identificarlos sin ambigüedades.
La mayoría de las enanas blancas tambiéncalientes, y su luz brillante hace que sea difícil ver cualquier contaminación. Sin embargo, la reciente misión Gaia ayudó a mapear docenas de enanas blancas antiguas y frías, y los astrónomos han descubierto signos claros de huesos planetarios en las atmósferas de estas estrellas.
Figura: 3. Población de enanas blancas en el cúmulo globular de estrellas NGC 6397. Cuadrados azules - enanas blancas de helio, círculos púrpuras - enanas blancas "normales" con un alto contenido de carbono
En el caso del sistema WD se observó J2317+1830.exceso de radiación infrarroja, lo que indica una acumulación continua de desechos del disco circunestelar sobre la enana, con una tasa de acumulación total estimada en 3 × 106 gramos por segundo.
Considerando que el progenitor de este blancoLa enana podría ser una estrella con una masa de 4.8 veces la masa del Sol, y la idea de la formación de planetas después de la muerte de la estrella se consideró infructuosa, esto prueba la idea de que las estrellas de tipo espectral B forman planetas. sistemas y sobrevivir a la etapa de una enana blanca.
- Exoplanetas
Además, WD J2317 + 1830 es uno de loslos sistemas más antiguos donde podrían haberse formado planetas rocosos diferenciados. Todo esto hace posible imponer restricciones a los modelos de formación planetaria que son extremadamente difíciles de obtener a partir de observaciones de planetas alrededor de estrellas o gigantes de la secuencia principal.
¿Cómo ayuda esto?
Según los científicos, el descubrimiento arroja luzsobre los procesos que ocurren en nuestro Universo, en el que muchas generaciones de sistemas planetarios han cambiado durante 13 mil millones de años de existencia.
Lee mas
Mira una imagen de 8 billones de píxeles de Marte
Los científicos han desarrollado un reemplazo para la teoría de la relatividad. ¿Cuál es la esencia de la "teoría del todo"?
Los científicos han encontrado evidencia de mestizaje de humanos modernos con neandertales