Baltųjų nykštukų kilmė
Aiškinant baltųjų nykštukų atsiradimą pagrindinį vaidmenį atliko dvi idėjos: mintis
- Triguba helio reakcija ir raudonų gigantų izoterminės šerdys
Žvaigždžių evoliucijos metu pagrindinisseka, vandenilis „išdega“ - nukleosintezė susidarant heliui (žr. Bethe ciklą). Dėl tokio perdegimo nutrūksta energijos išsiskyrimas centrinėse žvaigždės dalyse, suspaudimas ir atitinkamai padidėja temperatūra bei tankis jos šerdyje.
Temperatūros ir tankio kilimas žvaigždės šerdyjeveda prie sąlygų, kuriomis suaktyvinamas naujas termobranduolinės energijos šaltinis: helio perdegimas (trigubo helio reakcija arba trigubo alfa procesas), būdingas raudoniesiems milžinams ir supergigantams.
- Raudonųjų milžinų masinis praradimas ir apvalkalas
Branduolinės reakcijos raudonuosiuose milžinuose nevykstatik šerdyje: vandeniliui perdegus šerdyje helio nukleosintezė išplinta į vis dar daug vandenilio turinčias žvaigždės sritis, sudarydama sferinį sluoksnį vandenilio neturtingų ir daug vandenilio turinčių sričių ribose.
Panaši situacija susidaro ir dėl trigubos helio reakcijos: kai helis dega šerdyje, jis taip pat koncentruojasi sferiniame sluoksnyje, esančiame pasienyje tarp vargingų helio ir helio turinčių regionų.
Žvaigždžių su tokiu „dvisluoksniu“ šviesumasnukleosintezės plotai žymiai padidėja, pasiekdami apie kelis tūkstančius Saulės šviesų, o žvaigždė „išsipučia“, padidindama jos skersmenį iki Žemės orbitos dydžio. Helio nukleosintezės zona pakyla į žvaigždės paviršių: masės dalis šios zonos viduje yra ~70% žvaigždės masės.
„Sprogdinimą“ lydi gana intensyvus medžiagos nutekėjimas iš žvaigždės paviršiaus; stebimi objektai, tokie kaip protoplanetiniai ūkai.
Tikslus tokių žvaigždžių masės praradimo ir tolesnio gaubto išstūmimo mechanizmas vis dar neaiškus, tačiau galima manyti, kad šie veiksniai gali prisidėti prie voko praradimo:
- Dėl itin didelio ryškumo žvaigždės spinduliuotės srauto šviesos slėgis jos išoriniuose sluoksniuose tampa reikšmingas, o tai, apskaičiuotais duomenimis, gali prarasti voką per kelis tūkstančius metų.
- Dėl vandenilio jonizacijos gulinčiuose regionuosežemiau fotosferos gali išsivystyti stiprus konvekcinis nestabilumas. Saulės aktyvumas yra panašaus pobūdžio, tačiau raudonųjų milžinų atveju konvekcinių srautų galia turėtų gerokai viršyti saulės energiją.
- Išplėstiniuose žvaigždžių vokuose jie galivystosi nestabilumas, sukeliantis stiprius virpesių procesus, kartu su žvaigždės šiluminio režimo pasikeitimu. Fig. 4, stebimos žvaigždės išmestos materijos tankio bangos, kurios gali būti tokių svyravimų pasekmės.
- Raudoni milžinai su „dviejų sluoksnių“ termobranduoliniuterminius pulsavimus kartu su vandenilio ir helio termobranduolinių šaltinių „perjungimu“ ir intensyviu masės praradimu stebi šaltiniai, kurie vėlyvoje jų evoliucijos stadijoje perėjo į asimptotinę milžinų šaką.
- Baltųjų nykštukų susitraukimas
Teoretikai prognozavo, kad jaunieji baltiejinykštukai ankstyvoje evoliucijos stadijoje turėtų susitraukti. Remiantis skaičiavimais, dėl laipsniško aušinimo tipinės baltosios nykštukės spindulys per pirmuosius milijonus gyvavimo metų gali sumažėti keliais šimtais kilometrų.
2017 metais Rusijos astrofizikai išValstybinis astronomijos institutas, pavadintas P. K. Sternbergo Maskvos valstybinio universiteto vardu, Rusijos mokslų akademijos Astronomijos institutas, A. I. Alikhanovo vardo teorinės ir eksperimentinės fizikos institutas ir Nacionalinis astrofizikos institutas (Milanas), vadovaujamas profesoriaus Sergejaus Borisovičiaus. Popovas pirmą kartą pasaulyje užfiksavo jauno baltojo nykštuko, labai sparčiai mažėjančio spindulio, atradimą.
Rusijos mokslininkai ir jų padėjėjai italaiištyrė dvejetainės sistemos HD49798/RX J0648.0-4418, esančios Puppis žvaigždyne, dviejų tūkstančių šviesmečių atstumu nuo Žemės, rentgeno spinduliuotę. Tyrimo rezultatai buvo paskelbti žurnaleMėnesiniai Karališkosios astronomijos draugijos pranešimai2018 metų vasario mėnesį
Baltųjų nykštukų savybės
- Cheminė sudėtis
Baltosios nykštukės cheminė sudėtis nustatoma pagal etapą, kuriame baigėsi termobranduolinės reakcijos pirmtako žvaigždės viduje.
Jei pradinės žvaigždės masė yra maža, 0,08–0,5 masėsSaulė, kurios nepakanka helio deginimui pradėti, sunaudojus visą vandenilio kiekį, tokios žvaigždės tampa baltaisiais helio nykštukais, kurių masė yra iki 0,5 saulės.
Jei pradinės žvaigždės masė yra 0,5-8masės Saulės, tada to pakanka helio blyksniui, žvaigždės evoliucija tęsis raudonojo milžino fazėje ir sustos tik išdegus heliui. Gautas tokios žvaigždės išsigimęs branduolys taps anglies ir deguonies baltu nykštuku, kurio masė yra 0,5-1,2 saulės.
Kai pradinės žvaigždės masė yra 8–12 saulės masių,to pakanka norint pradėti deginti anglį, žvaigždės evoliucija tęsis toliau, o jos viduje esanti anglis gali būti perdirbama į sunkesnius elementus, ypač neoną ir magnį. Ir tada jos žvaigždės evoliucijos paskutinis etapas gali būti deguonies-neono-magnio baltosios nykštukės, kurios masė artima Chandrasekhar ribai, susidarymas.
Baltųjų nykštukų evoliucija
Baltosios nykštukės pradeda savo evoliuciją kaip atviros išsigimusios raudonųjų milžinų šerdys, kurios nusimetė savo apvalkalą – tai yra, kaip centrinės jaunų planetinių ūkų žvaigždės.
Jaunų planetų branduolių fotosferų temperatūraūkai yra ypač aukšti - pavyzdžiui, centrinio ūko žvaigždės NGC 7293 temperatūra svyruoja nuo 90 000 K (apskaičiuota pagal absorbcijos linijas) iki 130 000 K (įvertinta pagal rentgeno spektrą). Esant tokiai temperatūrai, kietieji ultravioletiniai ir minkšti rentgeno spinduliai sudaro didžiąją spektro dalį.
Tuo pačiu metu pastebėti baltieji nykštukai jųspektrai daugiausia skirstomi į dvi dideles grupes – „vandenilio“ spektro klasę DA, kurios spektruose nėra helio linijų, kurios sudaro ~80% baltųjų nykštukų populiacijos, ir „helio“ spektrinę klasę DB be vandenilio linijų. spektruose, sudarantys didžiąją likusių 20% populiacijų dalį.
Šio baltos atmosferos sudėties skirtumo priežastisnykštukai ilgą laiką liko neaiškūs. 1984 m. Iko Ibenas svarstė baltųjų nykštukų „išėjimo“ iš pulsuojančių raudonųjų milžinų ant asimptotinės milžiniškos šakos įvairiose pulsacijos fazėse scenarijus.
Vėlesniame evoliucijos etape raudoni milžinai suiki dešimties saulės masių, dėl helio šerdies "perdegimo", susidaro degeneruota šerdis, susidedanti daugiausia iš anglies ir sunkesnių elementų, apsupta nedegeneracinio helio sluoksnio šaltinio, kuriame triskart helio reakcija vyksta vieta.
Per itin trumpą laiką (~ 30 metų) šviesumashelio šaltinio padidėja tiek, kad helio degimas pereina į konvekcinį režimą, sluoksnis išsiplečia, išstumdamas vandenilio sluoksnio šaltinį, kuris veda prie jo aušinimo ir vandenilio degimo nutraukimo. Liepsnos metu perdegus helio pertekliui, sumažėja helio sluoksnio šviesumas, suspausti išoriniai raudonojo milžino vandenilio sluoksniai ir įvyksta naujas vandenilio sluoksnio šaltinio užsidegimas.
Astronominiai reiškiniai, susiję su baltaisiais nykštukais
Baltųjų nykštukų spinduliuotės bruožasRentgeno spindulių diapazonas yra tai, kad pagrindinis rentgeno spinduliuotės šaltinis jiems yra fotosfera, kuri juos ryškiai skiria nuo „įprastų“ žvaigždžių: pastaroji skleidžia iki kelių milijonų Kelvinų įkaitintą rentgeno vainiką ir fotosfera yra per žema, kad skleistų rentgeno spindulius.
Jei nėra akrecijos, baltos šviesos šaltinisnykštukai yra jonų šiluminės energijos atsargos žarnyne, todėl jų šviesumas priklauso nuo amžiaus. Kiekybinę baltųjų nykštukų aušinimo teoriją 1940-ųjų pabaigoje sukūrė profesorius Samuelis Kaplanas.
- Baltųjų nykštukų dvejetainėse sistemose priėmimas
Vykstant skirtingos masės žvaigždėms dvinaresistemose, komponentų evoliucijos greičiai nėra vienodi, o masyvesnis komponentas gali išsivystyti į baltąją nykštuką, o mažesnis masyvus iki to laiko gali likti pagrindinėje sekoje.
Savo ruožtu, nusileidus evoliucijos procesemažiau masyvus komponentas iš pagrindinės sekos ir jo perėjimas į raudonųjų milžinų šaką, besivystančios žvaigždės dydis pradeda augti, kol ji užpildo savo Roche skiltį.
- Nestacionarus baltųjų nykštukų susikaupimasJei kompanionas yra masyvus raudonasis nykštukas, atsiranda nykštukinės novos (U Gem (UG) tipo žvaigždės) ir į novą panašios katastrofiškos kintančios žvaigždės.
- Priėmimas ant baltųjų nykštukų su stipriomismagnetinis laukas, yra nukreiptas į baltojo nykštuko magnetinių ašigalių plotą, o ciklotroninis besikaupiančios plazmos spinduliuotės mechanizmas artimiausiuose nykštuko magnetinio lauko poliariniuose rajonuose sukelia stiprią radiacijos poliarizaciją matomoje srityje (poliariai ir tarpiniai poliariai).
- Vandenyje turtingų baltųjų nykštukų priėmimasmedžiaga lemia jos kaupimąsi paviršiuje (kurį daugiausia sudaro helis) ir kaitinimą iki helio sintezės reakcijos temperatūros, o tai, išsivysčius šiluminiam nestabilumui, sukelia sprogimą, kuris stebimas kaip naujos žvaigždės sprogimas.
- Pakankamai ilgas ir intensyvus kaupimasismasyvus baltas nykštukas lemia Chandrasekharo ribos viršijimą ir termobranduolinį sprogimą, stebimą kaip Ia tipo supernova. Tokio įvykio pavyzdys yra supernovos SN 1572 sprogimas.
Baltųjų nykštukinių diskų formavimas
JAV planetų mokslo instituto mokslininkai nusprendėmįslė, susijusi su nuolaužų diskų susidarymu aplink baltuosius nykštukus. Yra žinoma, kad šie diskai atsiranda tik praėjus 10–20 milijonų metų po raudonojo milžino stadijos.
Raudonojo milžino fazės metu žvaigždė praranda didelę savo masės dalį, kol taps anglies ir deguonies baltąja nykštuke, maždaug Žemės dydžio ir pusės Saulės masės.
Šiuo metu visų likusių planetų orbitosdestabilizuotas, o asteroidai metami link baltojo nykštuko. Kai jos prisiartina, žvaigždės potvynio jėgos paverčia jas dulkėmis. Manoma, kad jauni balti nykštukai greitai suformuos diskus, tačiau taip nėra.
Paaiškėjo, kad vėlavimą paaiškino būtentbaltųjų nykštukų temperatūra. Jie yra tokie karšti, kad visos dulkės greitai išgarins ir išsisklaidys. Šis garavimas sustoja tik tada, kai baltojo nykštuko paviršiaus temperatūra atvės iki maždaug 27 tūkstančių Kelvinų. Tai atitinka stebėjimo duomenis: diskuose rasta nykštukų, kurių temperatūra žemesnė nei kritinė.
Skaityti daugiau:
Kinijoje sukurtas galingas neuroninis tinklas: jis yra 10 kartų produktyvesnis nei analogai
Fizikai atkūrė pirmąją medžiagą, kuri pasirodė po Didžiojo sprogimo
Mažas vandenilio variklis pakeičia iškastinio kuro analogus