Što su bijeli patuljci?
Bijeli patuljci su zvijezde koje se sastoje od elektronsko-nuklearne plazme, bez
Najbliži poznati bijeli patuljak je Sirius B,udaljena 8,6 svjetlosnih godina. Pretpostavlja se da je među stotinu najbližih Sunčevih sustava, osam zvijezda bijeli patuljci. Trenutno bijeli patuljci čine, prema različitim procjenama, od 3 do 10% zvjezdane populacije naše galaksije (nesigurnost procjene posljedica je poteškoća u promatranju udaljenih bijelih patuljaka zbog njihove male svjetline).
Bijeli patuljci nastaju tijekom procesa evolucijezvijezde čija je masa nedovoljna da se pretvori u neutronsku zvijezdu, naime, ne prelazi oko 10 Sunčevih masa, što u našoj galaksiji čini više od 97% ukupne. Kada zvijezda glavne sekvence niske ili srednje mase završi spajanje vodika u helij, ona se širi i postaje crveni div.
Crveni div je podržan termonuklearomreakcije pretvaranja helija u ugljik i kisik. Ako je masa crvenog diva nedovoljna da podigne temperaturu jezgre na razinu potrebnu za termonuklearne reakcije koje uključuju nastali ugljik, on se nakuplja u jezgri zvijezde, zajedno s kisikom.
Zvijezda odbacuje vanjsku ljusku, tvoreći planetarnu maglicu, a bivša jezgra zvijezde postaje bijeli patuljak napravljen od ugljika i kisika.
Bijeli patuljak Sirius B (strelica) pored svijetlog Siriusa A. Fotografija Hubble teleskopa
Podrijetlo bijelih patuljaka
U objašnjavanju geneze bijelih patuljaka ključno jeDvije su ideje igrale ulogu: ideja astronoma Ernsta Epika da se od zvijezda glavnog niza stvaraju crveni divovi kao posljedica izgaranja nuklearnog goriva, te pretpostavka astronoma Vasilija Fesenkova da zvijezde glavni slijed trebao bi izgubiti masu, a takav gubitak mase trebao bi imati značajan utjecaj na evoluciju zvijezda. Ove su pretpostavke u potpunosti potvrđene.
- Kontrakcija bijelih patuljaka
Teoretičari su predviđali da mladi bijelcipatuljci u ranoj fazi evolucije trebali bi se smanjiti. Prema izračunima, zbog postupnog hlađenja, radijus tipičnog bijelog patuljka može se smanjiti za nekoliko stotina kilometara u prvih milijun godina njegovog postojanja.
Godine 2017. ruski astrofizičari izDržavni astronomski institut nazvan po P. K. Sternberg Moskovsko državno sveučilište, Institut za astronomiju Ruske akademije znanosti, Institut za teorijsku i eksperimentalnu fiziku nazvan po A. I. Alikhanov i Nacionalni institut za astrofiziku (Milano) pod vodstvom profesora Sergeja Borisoviča Popov je prvi put u svijetu dokumentirao otkriće mladog bijelog patuljka, vrlo brzo opadajućeg radijusa.
ruski znanstvenici i njihovi talijanski pomoćniciproučavao je emisiju rendgenskih zraka binarnog sustava HD49798/RX J0648.0-4418, koji se nalazi u zviježđu Puppis na udaljenosti od dvije tisuće svjetlosnih godina od Zemlje. Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisuMjesečne obavijesti Kraljevskog astronomskog društvau veljači 2018.
Riža. 8. Egzotični binarni sustav PSR J0348 + 0432, koji se sastoji od pulsara i bijelog patuljka koji se okreće oko njega za 2,5 sata
Evolucija bijelih patuljaka
Bijeli patuljci započinju svoju evoluciju kao izložene degenerirane jezgre crvenih divova koji su odbacili svoj oklop - to jest, kao središnje zvijezde mladih planetarnih maglica.
Temperature fotosfera jezgri mladog planetamagline su iznimno visoke - na primjer, temperatura središnje zvijezde magline NGC 7293 kreće se od 90.000 K (procijenjeno iz apsorpcijskih linija) do 130.000 K (procijenjeno iz spektra X -zraka). Na tim temperaturama veći dio spektra čine tvrde ultraljubičaste i meke X-zrake.
U isto vrijeme, promatrani bijeli patuljci u svojimspektri se uglavnom dijele u dvije velike skupine - “vodikova” spektralna klasa DA, u čijim spektrima nema linija helija, koji čine ~80% populacije bijelih patuljaka, i “helijska” spektralna klasa DB bez vodikovih linija u spektrima, čineći većinu preostalih 20% populacija.
Razlog za ovu razliku u sastavu atmosfera bijelacapatuljci su dugo ostali nejasni. 1984. Iko Iben razmatrao je scenarije za "izlaz" bijelih patuljaka iz pulsirajućih crvenih divova koji se nalaze na asimptotskoj divovskoj grani u različitim fazama pulsiranja.
Kasna faza
U kasnoj fazi evolucije kod crvenih divova sas masama do deset solarnih, kao rezultat "izgaranja" helijeve jezgre, nastaje degenerirana jezgra, koja se sastoji uglavnom od ugljika i težih elemenata, okružena izvorom nedegeneriranog sloja helija, u kojem se odvija trostruka reakcija helija javlja se.
Zauzvrat, iznad njega postoji slojizvor vodika u kojem se odvijaju termonuklearne reakcije Betheovog ciklusa pretvarajući vodik u helij, okružen vodikovim omotačem; prema tome, vanjski izvor sloja vodika je "proizvođač" helija za izvor sloja helija.
Izgaranje helija u slojnom izvoru podložno jetoplinska nestabilnost zbog ekstremno visoke ovisnosti o temperaturi, a to je pogoršano višom brzinom pretvorbe vodika u helij u usporedbi s brzinom izgaranja helija; rezultat je nakupljanje helija, njegova kompresija do početka degeneracije, nagli porast brzine trostruke reakcije helija i razvojbljesak sloja helija,
Riža. 5. Planetarna maglina NGC 3132: dvostruka zvijezda u središtu - analog Siriusa
Kako svjetlo iz bijelih patuljaka može pomoći znanstvenicima?
- Planetarni sustavi
U novoj studiji, astronomi predvođeniMark A. Hollands pokazuju da nakon smrti zvijezde ne nestaju svi dokazi o postojanju planetarnog sustava s karte galaksije.
Ako planeti ostanu u sustavu ili njihovi golijezgre, tada bi gravitacijska interakcija između njih mogla uzrokovati da fragmenti na kraju padnu na ostatke matične zvijezde. Ovaj ostatak zvijezde, nazvan bijeli patuljak, sastavljen je gotovo u potpunosti od ugljika i kisika, okružen gustom, ali tankom ljuskom od vodika i helija.
Naravno, bilo koji predmet koji se pojaviblizu, bit će rastrgani ekstremnom gravitacijom bijelog patuljka, a njegovi će ulomci pasti na površinu zvijezde, gdje će se pomiješati s vodikom i helijem ljuski.
Litij, kalcij koji se nalazi u patuljastim fotosferamai natrij, dok su magnezij, kalij, krom i željezo također pronađeni u slučaju patuljastog LHS 2534. Sastav klastičnog materijala koji pada na proučavane bijele patuljke obogaćen je litijem i osiromašen kalcijem u usporedbi s tijelima Sunčevog sustava i najviše odgovara sadržaju koji se nalazi u kontinentalnoj kori Zemlje.
Nakon udaranja u zvijezdu, elementi uključeni usastav uništenog objekta, kao što su litij i kalcij, počinju emitirati vlastitu svjetlost s jedinstvenim spektralnim karakteristikama, što im omogućuje nedvosmislenu identifikaciju.
Većina bijelih patuljaka je takođervruće, a njihovo jako svjetlo otežava uočavanje bilo kakve onečišćenja. Međutim, nedavna misija Gaia pomogla je u mapiranju desetaka starih, hladnih bijelih patuljaka, a astronomi su otkrili jasne znakove planetarnih kostiju u atmosferi ovih zvijezda.
Riža. 3. Populacija bijelih patuljaka u kuglastom zvjezdanom grozdu NGC 6397. Plavi kvadratići - helijevi bijeli patuljci, ljubičasti krugovi - "normalni" bijeli patuljci s visokim udjelom ugljika
U slučaju WD sustava uočen je J2317+1830višak infracrvenog zračenja, što ukazuje na nastavak nakupljanja krhotina s diska oko zvijezda na patuljka, s ukupnom stopom nakupljanja procijenjenom na 3 × 106 grama u sekundi.
S obzirom da je rodonačelnik ovog bijelcaPatuljak bi mogao biti zvijezda mase 4,8 puta veće od mase Sunca, a ideja o nastanku planeta nakon smrti zvijezde prepoznata je kao neuspješna, to dokazuje ideju da zvijezde spektralnog tipa B tvore planetarnih sustava i preživjeti do stupnja bijelog patuljka.
- egzoplaneta
Osim toga, WD J2317 + 1830 jedan je odnajstariji sustavi gdje su se mogli formirati različiti stjenoviti planeti. Sve to omogućuje nametanje ograničenja modelima formiranja planeta koje je iznimno teško dobiti promatranjem planeta oko zvijezda glavnog niza ili divova.
Kako ovo pomaže?
Prema znanstvenicima, otkriće baca svjetloo procesima koji se odvijaju u našem svemiru, u kojem su se tijekom 13 milijardi godina postojanja izmijenile mnoge generacije planetarnih sustava.
Čitaj više
Pogledajte sliku Marsa od 8 bilijuna piksela
Znanstvenici su razvili zamjenu za teoriju relativnosti. Što je bit "teorije svega"?
Znanstvenici su pronašli dokaze križanja modernih ljudi s neandertalcima