Происхождение белых карликов
Balto punduru rašanās skaidrošanā galvenā loma bija divām idejām: domai
- Trīskārša hēlija reakcija un sarkano milžu izotermiskie serdeņi
Zvaigžņu evolūcijas laikā galvenaissecība, ūdeņradis “izdeg” - nukleosintēze ar hēlija veidošanos (sk. Betes ciklu). Šāda izdegšana noved pie enerģijas izdalīšanās pārtraukšanas zvaigznes centrālajās daļās, saspiešanas un attiecīgi temperatūras un blīvuma paaugstināšanās tās kodolā.
Temperatūras un blīvuma pieaugums zvaigžņu kodolānoved pie apstākļiem, kuros tiek aktivizēts jauns kodolenerģijas enerģijas avots: hēlija izdegšana (trīskāršā hēlija reakcija vai trīskāršs alfa process), kas raksturīga sarkanajiem milžiem un supergigantiem.
- Sarkano milžu masu zudums un čaumalu izmešana
Kodolreakcijas sarkanajos milžos nenotiektikai kodolā: ūdeņradim izdegot kodolā, hēlija nukleosintēze izplatās uz joprojām ar ūdeņradi bagātajiem zvaigznes apgabaliem, veidojot sfērisku slāni uz ūdeņraža nabadzīgo un ūdeņradi bagāto reģionu robežas.
Līdzīga situācija rodas ar trīskāršu hēlija reakciju: tā kā hēlijs izdeg kodolā, tas koncentrējas arī sfēriskā slānī pie robežas starp hēliju nabadzīgajiem un ar hēliju bagātajiem reģioniem.
Zvaigžņu spožums ar šādu “divslāņu”nukleosintēzes apgabali ievērojami palielinās, sasniedzot aptuveni vairākus tūkstošus Saules spožuma, savukārt zvaigzne “uzbriest”, palielinot diametru līdz Zemes orbītas izmēram. Hēlija nukleosintēzes zona paceļas līdz zvaigznes virsmai: masas daļa šajā zonā ir ~70% no zvaigznes masas.
Uzspridzināšanu pavada diezgan intensīva vielas aizplūšana no zvaigznes virsmas, piemēram, protoplanetāri miglāji.
Precīzi masas zuduma un turpmākas aploksnes izmešanas mehānismi šādām zvaigznēm joprojām ir neskaidri, taču var pieņemt, ka šādi faktori var veicināt aploksnes zudumu:
- Ārkārtīgi augstās spožuma dēļ zvaigznes starojuma plūsmas gaismas spiediens uz tās ārējiem slāņiem kļūst ievērojams, kas pēc aprēķinātajiem datiem var izraisīt aploksnes zudumu vairāku tūkstošu gadu laikā.
- Sakarā ar ūdeņraža jonizāciju reģionos, kas atrodaszem fotosfēras var attīstīties spēcīga konvekcijas nestabilitāte. Saules aktivitātei ir līdzīgs raksturs, bet sarkano milžu gadījumā konvekcijas plūsmas jaudai vajadzētu ievērojami pārsniegt saules enerģiju.
- Paplašinātās zvaigžņu aploksnēs viņi to varattīstās nestabilitāte, kas noved pie spēcīgiem svārstību procesiem, ko papildina zvaigznes termiskā režīma izmaiņas. Att. 4, tiek novēroti zvaigznes izstumtās vielas blīvuma viļņi, kas var būt šādu svārstību sekas.
- У красных гигантов с «двуслойным» термоядерным termiskās pulsācijas, ko papildina ūdeņraža un hēlija kodolmateriālu avotu "pārslēgšanās" un intensīvs masas zudums, novēro avoti, kas evolūcijas vēlīnā stadijā ir pārgājuši uz milzu asimptotisko zaru.
- Balto punduru kontrakcija
Teorētiķi prognozēja, ka jaunie baltiepunduriem agrīnā evolūcijas stadijā vajadzētu sarukt. Saskaņā ar aprēķiniem, pakāpeniskas dzesēšanas dēļ tipiska baltā pundura rādiuss var samazināties par vairākiem simtiem kilometru tā pastāvēšanas pirmajos miljonos gadu.
2017. gadā Krievijas astrofiziķi noP. K. Šternberga vārdā nosauktais Valsts astronomijas institūts, Maskavas Valsts universitāte, Krievijas Zinātņu akadēmijas Astronomijas institūts, A. I. Aļihanova vārdā nosauktais Teorētiskās un eksperimentālās fizikas institūts un Nacionālais Astrofizikas institūts (Milāna) profesora Sergeja Borisoviča vadībā. Popovs pirmo reizi pasaulē dokumentēja jauna baltā pundura atklāšanu, kura rādiuss ļoti strauji samazinās.
Krievu zinātnieki un viņu itāļu palīgipētīja binārās sistēmas HD49798/RX J0648.0-4418 rentgena emisiju, kas atrodas Puppis zvaigznājā divu tūkstošu gaismas gadu attālumā no Zemes. Pētījuma rezultāti tika publicēti žurnālāIkmēneša paziņojumi no Karaliskās astronomijas biedrības2018. gada februārī
Balto punduru īpašības
- Ķīmiskais sastāvs
Baltā pundura ķīmisko sastāvu nosaka stadija, kurā beidzās kodoltermiskās reakcijas cilmes zvaigznes iekšienē.
Ja sākotnējās zvaigznes masa ir maza, 0,08-0,5 masasSaule, ar kuru nepietiek, lai sāktu dedzināt hēliju, tad pēc visa ūdeņraža krājuma izlietošanas šādas zvaigznes kļūst par hēlija baltiem punduriem ar masu līdz 0,5 saules.
Ja sākotnējās zvaigznes masa ir 0,5-8Saules masas, tad ar to pietiek hēlija uzliesmojumam, zvaigznes evolūcija turpināsies sarkanā milzu fāzē un apstāsies tikai pēc hēlija izdegšanas. Iegūtais šādas zvaigznes deģenerēts kodols kļūs par oglekļa-skābekļa balto punduri ar 0,5-1,2 saules masu.
Ja sākotnējās zvaigznes masa ir 8-12 saules masas,ar to pietiek, lai sāktu dedzināt oglekli, zvaigznes evolūcija turpināsies, un tās iekšpusē esošo oglekli var pārstrādāt smagākos elementos, jo īpaši neonā un magnijā. Un tad tās pēdējais posms šādas zvaigznes evolūcijā var būt skābekļa-neona-magnija baltā pundura veidošanās ar masu, kas ir tuvu Chandrasekhar robežai.
Balto punduru evolūcija
Baltie punduri sāk savu evolūciju kā sarkano milžu atklātie deģenerētie serdeņi, kas ir nometuši čaulu, tas ir, kā jauno planētu miglāju centrālās zvaigznes.
Jaunu planētu kodolu fotosfēru temperatūramiglāji ir ārkārtīgi augsti - piemēram, miglāja centrālās zvaigznes NGC 7293 temperatūra svārstās no 90 000 K (aprēķināta pēc absorbcijas līnijām) līdz 130 000 K (aprēķināta pēc rentgena spektra). Šādās temperatūrās cietie ultravioletie un mīkstie rentgenstari veido lielāko spektra daļu.
Tajā pašā laikā novērotie baltie punduri savāsspektri pārsvarā ir sadalīti divās lielās grupās - “ūdeņraža” spektrālā klase DA, kuras spektros nav hēlija līniju, kas veido ~80% no balto punduru populācijas, un “hēlija” spektrālā klase DB bez ūdeņraža līnijām. spektros, kas veido lielāko daļu atlikušo 20% populāciju.
Šīs baltās atmosfēras sastāva atšķirības iemeslspunduri ilgu laiku palika neskaidri. 1984. gadā Iko Ibens apsvēra scenārijus balto punduru “izejai” no pulsējošiem sarkanajiem milžiem uz asimptotiskā milzu zara dažādās pulsācijas fāzēs.
Vēlākā evolūcijas stadijā sarkanie milži arlīdz desmit Saules masām hēlija kodola "izdegšanas" rezultātā veidojas deģenerēts kodols, kas sastāv galvenokārt no oglekļa un smagākiem elementiem, un to ieskauj nedeģenerēts hēlija slāņa avots, kurā notiek trīskārša hēlija reakcija vieta.
Ļoti īsā laikā (~ 30 gadi) spilgtumsno hēlija avota palielinās tik daudz, ka hēlija sadegšana nonāk konvekcijas režīmā, slānis izplešas, izstumjot ūdeņraža slāņa avotu, kas noved pie tā atdzišanas un ūdeņraža sadegšanas pārtraukšanas. Pēc liekā hēlija sadedzināšanas uzliesmojuma laikā hēlija slāņa spožums samazinās, sarkanā milža ārējie ūdeņraža slāņi tiek saspiesti un notiek jauna ūdeņraža slāņa avota aizdegšanās.
Astronomiskās parādības, kurās iesaistīti baltie punduri
Balto punduru starojuma iezīmeRentgenstaru diapazons ir fakts, ka galvenais rentgena starojuma avots viņiem ir fotosfēra, kas tos krasi atšķir no "parastajām" zvaigznēm: pēdējā izstaro līdz vairākiem miljoniem Kelvina uzkarsētu rentgena koronu, un fotosfēra ir pārāk zema, lai izstarotu rentgena starus.
Ja nav akrecijas, baltais spožuma avotspunduri ir jonu siltumenerģijas krātuve savā dziļumā, tāpēc to spožums ir atkarīgs no vecuma. Kvantitatīvo teoriju par balto punduru atdzesēšanu 1940. gadu beigās uzcēla profesors Semjuels Kaplans.
- Balto rūķu uzkrāšanās binārajās sistēmās
Dažādas masas zvaigžņu evolūcijas laikā bināros veidossistēmām, komponentu evolūcijas tempi nav vienādi, savukārt masīvāks komponents var izvērsties par balto punduri, bet mazāk masīvs var palikt galvenajā secībā.
Savukārt nolaišanās laikā evolūcijas procesāmazāk masīva sastāvdaļa no galvenās secības un tās pāreja uz sarkano milžu zaru, augošas zvaigznes izmērs sāk augt, līdz tā piepilda savu Roche daivu.
- Nenoteiktā uzkrāšanās baltajiem punduriemJa pavadonis ir masīvs sarkanais punduris, tas noved pie pundurnovu (U Gem (UG) tipa zvaigznes) un novai līdzīgu katastrofālu mainīgo zvaigžņu parādīšanās.
- Uzkrāšanās baltajiem punduriem ar spēcīgumagnētiskais lauks, ir vērsts uz baltā pundura magnētisko polu apgabalu, un pieplūstošās plazmas radiācijas ciklotrona mehānisms pundura magnētiskā lauka tuvpolārajos apgabalos izraisa spēcīgu starojuma polarizāciju redzamajā reģionā (polāri). un starppolāri).
- Uzkrāšanās ar ūdeņradi bagātiem baltajiem punduriemmatērija noved pie tās uzkrāšanās uz virsmas (sastāv galvenokārt no hēlija) un uzkarsēšanas līdz hēlija saplūšanas reakcijas temperatūrai, kas termiskās nestabilitātes attīstības gadījumā noved pie sprādziena, kas novērots kā jaunas zvaigznes uzliesmojums.
- Pietiekami ilga un intensīva uzkrāšanāsmasīvs balts punduris noved pie tā masas, kas pārsniedz Chandrasekhar robežu, un kodolieroču sprādziena, kas novērots kā Ia tipa supernova. Šāda notikuma piemērs ir supernovas SN 1572 eksplozija.
Balto punduru disku veidošanās
Tā nolēma ASV Planētu zinātnes institūta zinātniekinoslēpums par gružu disku veidošanos ap baltajiem punduriem. Ir zināms, ka šie diski parādās tikai 10–20 miljonus gadu pēc sarkanā milža stadijas.
Sarkanā milža fāzes laikā zvaigzne zaudē ievērojamu savas masas daļu, pirms tā kļūst par oglekļa-skābekļa balto punduri, apmēram Zemes lielumā un pusi no Saules masas.
Šajā laikā visu atlikušo planētu orbītasdestabilizējas, un asteroīdi tiek izmesti pret balto punduri. Kad tie nokļūst pārāk tuvu, zvaigznes plūdmaiņu spēki pārvērš tos putekļos. Paredzams, ka jauni baltie rūķi ātri izveidos diskus, taču tas tā nav.
Izrādījās, ka kavēšanās tika izskaidrota tieši arbalto punduru temperatūra. Tie ir tik karsti, ka visi putekļi ātri iztvaiko un izkliedējas. Šī iztvaikošana apstājas tikai tad, kad baltā pundura virsmas temperatūra atdziest līdz aptuveni 27 tūkstošiem Kelvina. Tas atbilst novērojumu datiem: diski ir atrasti punduriem, kuru temperatūra ir zemāka par kritisko.
Lasīt vairāk:
Ķīnā ir izveidots spēcīgs neironu tīkls: tas ir 10 reizes produktīvāks nekā analogi
Fiziķi ir atjaunojuši pirmo vielu, kas parādījās pēc Lielā sprādziena
Tiny ūdeņraža dzinējs aizstāj fosilo degvielu