A fehér törpék eredete
A fehér törpék keletkezésének magyarázatában két gondolat játszott kulcsszerepet: a gondolat
- Háromszoros hélium reakció és vörös óriások izoterm magjai
A csillagok evolúciója során a főszekvencia, a hidrogén „kiég” - nukleoszintézis hélium képződésével (lásd Bethe ciklus). Az ilyen kiégés a csillag központi részeiben az energiafelszabadulás megszűnéséhez, a kompresszióhoz, és ennek megfelelően a hőmérséklet és a sűrűség növekedéséhez vezet a csillag magjában.
A hőmérséklet és a sűrűség növekedése a csillagmagbanolyan körülményekhez vezet, amelyekben egy új termonukleáris energiaforrás aktiválódik: a vörös óriásokra és a szuperóriásokra jellemző hélium kiégés (hármas hélium reakció vagy hármas alfa folyamat).
- Tömegvesztés és vörös óriások által okozott kagyló
A vörös óriásokban nukleáris reakciók nem fordulnak előcsak a magban: ahogy a hidrogén kiég a magban, a hélium nukleoszintézise átterjed a csillag még hidrogénben gazdag régióira, és a hidrogénben szegény és hidrogénben gazdag régiók határán gömb alakú réteget képez.
Hasonló helyzet áll elő a hármas hélium reakcióval: amikor a hélium kiég a magban, gömb alakú rétegben is koncentrálódik a héliumszegény és a héliumban gazdag régiók határán.
Az ilyen „kétrétegű” csillagok fényerejeA nukleoszintézis területei jelentősen megnövekednek, elérve a Nap több ezer fényességét, miközben a csillag „duzzad”, átmérője a Föld pályájának méretére nő. A hélium nukleoszintézis zóna a csillag felszínére emelkedik: a zónán belüli tömeghányad a csillag tömegének ~70%-a.
A „felrobbantást” egy meglehetősen intenzív anyagkiáramlás kíséri a csillag felszínéről olyan objektumok, mint a protoplanetáris ködök.
Az ilyen csillagok tömegveszteségének és további burkolatkibocsátásának pontos mechanizmusai még mindig nem tisztázottak, de a következő tényezők feltételezhetők, amelyek hozzájárulhatnak a burkolatvesztéshez:
- A rendkívül nagy fényerő miatt a csillag külső sugárzási fényáramának fénynyomása jelentősvé válik, ami a számított adatok szerint több ezer év alatt a burok elvesztéséhez vezethet.
- A fekvő régiókban a hidrogén ionizációja miatta fotoszféra alatt erős konvektív instabilitás alakulhat ki. A naptevékenység hasonló jellegű, de a vörös óriások esetében a konvektív áramlások erejének jelentősen meg kell haladnia a napenergiát.
- Hosszabbított csillag borítékokban képesekinstabilitások alakulnak ki, amelyek erős oszcillációs folyamatokhoz vezetnek, amelyekhez a csillag hőrendszere megváltozik. Ábrán. A 4. ábrán a csillag által kibocsátott anyag sűrűséghullámai figyelhetők meg, amelyek ennek az ingadozásnak a következményei lehetnek.
- Vörös óriások "kétrétegű" termonukleárisa termikus pulzációkat, a hidrogén- és hélium-termonukleáris források "kapcsolásával" és intenzív tömegveszteséggel együtt, olyan források figyelik meg, amelyek evolúciójuk késői szakaszában átjutottak az óriások aszimptotikus ágába.
- A fehér törpék összehúzódása
A teoretikusok azt jósolták, hogy a fiatal fehérekaz evolúció korai szakaszában lévő törpéknek zsugorodniuk kell. Számítások szerint a fokozatos lehűlés miatt egy tipikus fehér törpe sugara több száz kilométerrel csökkenhet fennállásának első millió évében.
2017-ben az orosz asztrofizikusok aA P. K. Sternbergről elnevezett Állami Csillagászati Intézet, a Moszkvai Állami Egyetem, az Orosz Tudományos Akadémia Csillagászati Intézete, az A. I. Alikhanovról elnevezett Elméleti és Kísérleti Fizikai Intézet és az Országos Asztrofizikai Intézet (Milánó) Szergej Boriszovics professzor vezetésével. Popov a világon először dokumentálta egy fiatal fehér törpe felfedezését, amelynek sugara nagyon gyorsan csökken.
Orosz tudósok és olasz asszisztenseiktanulmányozta a HD49798/RX J0648.0-4418 bináris rendszer röntgensugárzását, amely a Puppis csillagképben található, kétezer fényévnyi távolságra a Földtől. A kutatási eredmények a folyóiratban jelentek megA Királyi Csillagászati Társaság havi értesítői2018 februárjában
A fehér törpék tulajdonságai
- Kémiai összetétel
A fehér törpe kémiai összetételét az határozza meg, hogy az őscsillag belsejében milyen stádiumban fejeződtek be a termonukleáris reakciók.
Ha az eredeti csillag tömege kicsi, akkor 0,08-0,5 tömegA nap, amely nem elegendő a hélium elégetésének megkezdéséhez, majd a teljes hidrogénkészlet felhasználása után az ilyen csillagok héliumfehér törpékké válnak, legfeljebb 0,5 naptömegűek.
Ha az eredeti csillag tömege 0,5-8a Nap tömegei, akkor ez elegendő a hélium felvillanásához, a csillag fejlődése a vörös óriás fázisában folytatódik, és csak a hélium kiégése után áll meg. Az ilyen csillag degenerált magja 0,5-1,2 naptömegű szén-oxigén fehér törpévé válik.
Amikor az eredeti csillag tömege 8-12 naptömeg,ez elegendő a szén elégetésének megkezdéséhez, a csillag fejlődése tovább folytatódik, és a belsejében lévő szén nehezebb elemekké, különösen neon és magnéziumdá alakítható. És akkor egy ilyen csillag evolúciójának utolsó szakasza lehet egy oxigén-neon-magnézium fehér törpe képződése, amelynek tömege közel van a Csandrasekhar határhoz.
A fehér törpék evolúciója
A fehér törpék evolúciójukat vörös óriások elfajzott magjaiként kezdik meg, amelyek levetkőzték héjukat – vagyis fiatal bolygóködök központi csillagaiként.
A fiatal bolygó magjainak fotoszféráinak hőmérsékletea ködök rendkívül magasak - például az NGC 7293 köd központi csillagának hőmérséklete 90 000 K (az abszorpciós vonalak alapján becsülhető) és 130 000 K (a röntgenspektrum alapján becsült) tartományban mozog. Ezen a hőmérsékleten a kemény ultraibolya és a lágy röntgensugár adja a spektrum nagy részét.
Ugyanakkor a megfigyelt fehér törpék bennüka spektrumok túlnyomórészt két nagy csoportra oszlanak: a „hidrogén” spektrumosztályú DA, amelynek spektrumában nincsenek héliumvonalak, amelyek a fehér törpék populációjának kb. 80%-át teszik ki, és a „hélium” spektrumosztályú DB hidrogénvonalak nélkül. spektrumban, amely a fennmaradó 20%-os populációk nagy részét alkotja.
A fehér atmoszféra összetételében mutatkozó különbség okatörpék sokáig tisztázatlanok maradtak. 1984-ben Iko Iben forgatókönyveket mérlegelt a fehér törpék „kilépésére” a pulzáló vörös óriások elől az aszimptotikus óriáságon, különböző pulzációs fázisokban.
Az evolúció későbbi szakaszában a vörös óriásoklegfeljebb tíz naptömeg, a héliummag "kiégése" következtében degenerált, főként szénből és nehezebb elemekből álló mag keletkezik, amelyet nem degenerált héliumréteg-forrás vesz körül, amelyben hármas héliumreakció zajlik hely.
Rendkívül rövid idő alatt (~ 30 év) a fényerőA héliumforrás mennyisége annyira megnő, hogy a hélium égése konvektív üzemmódba kerül, a réteg kitágul, kiszorítva a hidrogénréteg forrását, ami annak lehűléséhez és a hidrogénégés leállításához vezet. Miután a felgyulladás során a felesleges hélium kiégett, a héliumréteg fényessége csökken, a vörös óriás külső hidrogénrétegei összenyomódnak, és a hidrogénréteg-forrás újból meggyullad.
Csillagászati jelenségek, amelyek a fehér törpéket érintik
A fehér törpék kisugárzásának egyik jellemzőjeA röntgensugárzás az a tény, hogy számukra a röntgensugárzás fő forrása a fotoszféra, amely élesen megkülönbözteti őket a "normális" csillagoktól: ez utóbbi több millió Kelvinig felmelegített röntgenkoronát bocsát ki a fotoszféra túl alacsony ahhoz, hogy röntgensugarat bocsásson ki.
Akkréció hiányában a fehér fényerőforrása törpék az ionok hőenergiájának raktározása a belükben, ezért fényességük az életkortól függ. A fehér törpék hűtésének kvantitatív elméletét az 1940-es évek végén Samuel Kaplan professzor készítette.
- Hozzáférés a bináris rendszerek fehér törpéihez
Különböző tömegű csillagok kettős alakban történő fejlődése soránrendszerekben a komponensek fejlődési üteme nem azonos, míg egy nagyobb tömegű komponensből fehér törpe fejlődhet, míg egy kevésbé masszívból ekkorra a fősorozaton maradhat.
Viszont az ereszkedés során az evolúció soránegy kevésbé masszív komponens a fő szekvenciától és annak átmenetétől a vörös óriások ágához, a fejlődő csillag mérete növekszik, amíg meg nem tölti Roche-lebenyét.
- Nem stacionárius felhalmozódás a fehér törpékreHa a társ masszív vörös törpe, akkor ez törpe novaák (U Gem (UG) típusú csillagok) és nova-szerű katasztrofális változó csillagok megjelenéséhez vezet.
- Hozzáférés az erős fehér törpékhezmágneses mező, a fehér törpe mágneses pólusainak régiójára irányul, és a törpék mágneses mezőjének közel poláris területein az akrett plazma sugárzásának ciklotron mechanizmusa a látható régióban a és a köztes sarkok).
- Hozzáférés a hidrogénben gazdag fehér törpékhezaz anyag a felszínen történő felhalmozódásához (főleg héliumból áll) és a hélium-fúziós reakció hőmérsékleteihez történő felmelegedéshez vezet, ami a termikus instabilitás kialakulása esetén egy új csillag kitöréseként megfigyelhető robbanáshoz vezet.
- Elég hosszú és intenzív felhalmozódásegy hatalmas fehér törpe vezet a tömegéhez, amely meghaladja a Chandrasekhar-határt, és egy termonukleáris robbanást, amelyet Ia típusú szupernóvaként figyeltek meg. Ilyen eseményre példa az SN 1572 szupernóva robbanása.
Fehér törpekorongok kialakulása
Az Egyesült Államok Bolygótudományi Intézetének tudósai úgy döntöttekA fehér törpék körüli törmelékkorongok kialakulásának rejtélye. Ezek a korongok köztudottan csak 10-20 millió évvel a vörös óriás korszaka után jelennek meg.
A vörös óriás fázis során a csillag elveszíti tömegének jelentős részét, mielőtt szén-oxigén fehér törpévé válna, körülbelül akkora, mint a Föld és fele a Nap tömegének.
Ebben az időben a megmaradt bolygók pályájadestabilizálódik, és aszteroidákat dobnak a fehér törpe felé. Amikor túl közel kerülnek, a csillag árapályereje porrá változtatja őket. A fiatal fehér törpék várhatóan gyorsan korongokat alkotnak, de ez nem így van.
Kiderült, hogy a késést pontosan az magyaráztaa fehér törpék hőmérséklete. Olyan forróak, hogy minden por gyorsan elpárolog és szétszóródik. Ez a párolgás csak akkor áll le, amikor a fehér törpe felületi hőmérséklete körülbelül 27 ezer kelvinre hűl. Ez összhangban van a megfigyelési adatokkal: korongokat találtak olyan törpéknél, amelyek hőmérséklete alacsonyabb, mint a kritikus.
Olvass tovább:
Kínában erőteljes ideghálózatot hoztak létre: tízszer produktívabb, mint az analógok
A fizikusok újrateremtették az első anyagot, amely az ősrobbanás után jelent meg
Apró hidrogénmotor helyettesíti a fosszilis üzemanyag társait