Wat zijn witte dwergen?
Witte dwergen zijn sterren die bestaan uit elektronennucleair plasma, verstoken van
De dichtstbijzijnde bekende witte dwerg is Sirius B,op 8,6 lichtjaar afstand. Aangenomen wordt dat van de honderd sterrenstelsels die het dichtst bij de zon staan, acht sterren witte dwergen zijn. Momenteel vormen witte dwergen, volgens verschillende schattingen, 3 tot 10% van de sterrenpopulatie van onze melkweg (de onzekerheid van de schatting is te wijten aan de moeilijkheid om verre witte dwergen te observeren vanwege hun lage helderheid).
Witte dwergen worden gevormd tijdens het evolutieprocessterren waarvan de massa onvoldoende is om in een neutronenster te veranderen, zijn namelijk niet groter dan ongeveer 10 zonsmassa's, wat in onze Melkweg meer dan 97% van het totaal uitmaakt. Wanneer een hoofdreeksster met een lage of gemiddelde massa klaar is met het samensmelten van waterstof tot helium, breidt deze uit en wordt een rode reus.
De rode reus wordt ondersteund door thermonucleairreacties waarbij helium wordt omgezet in koolstof en zuurstof. Als de massa van een rode reus onvoldoende is om de temperatuur van de kern te verhogen tot het niveau dat nodig is voor thermonucleaire reacties waarbij de resulterende koolstof betrokken is, hoopt deze zich samen met zuurstof op in de kern van de ster.
De ster werpt zijn buitenste schil af en vormt een planetaire nevel, en de voormalige kern van de ster wordt een witte dwerg gemaakt van koolstof en zuurstof.
Witte dwerg Sirius B (met pijl) naast heldere Sirius A. Foto gemaakt door de Hubble-telescoop
De oorsprong van witte dwergen
Bij het verklaren van het ontstaan van witte dwergen, de sleutelTwee ideeën speelden een rol: het idee van de astronoom Ernst Epik dat rode reuzen worden gevormd uit de sterren van de hoofdreeks als gevolg van het uitbranden van nucleaire brandstof, en de veronderstelling van de astronoom Vasily Fesenkov dat de sterren van de de hoofdreeks zou massa moeten verliezen, en een dergelijk massaverlies zou een significant effect moeten hebben op de evolutie van sterren. Deze aannames werden volledig bevestigd.
- Contractie van witte dwergen
Теоретики предсказывали, что молодые белые карлики на ранней стадии эволюции должны сжиматься. Согласно расчетам, из-за постепенного остывания радиус типичного белого карлика может сократиться на несколько сотен километров в первый миллион лет его существования.
In 2017 kwamen Russische astrofysici uitHet Staats Astronomisch Instituut vernoemd naar P. K. Sternberg Moskou Staatsuniversiteit, het Instituut voor Astronomie van de Russische Academie van Wetenschappen, het Instituut voor Theoretische en Experimentele Fysica vernoemd naar A. I. Alikhanov en het Nationaal Instituut voor Astrofysica (Milaan) onder leiding van professor Sergei Borisovich Popov documenteerde voor het eerst ter wereld de ontdekking van een jonge witte dwerg, met een zeer snel afnemende straal.
Russische wetenschappers en hun Italiaanse assistentenbestudeerde de röntgenstraling van het binaire systeem HD49798/RX J0648.0-4418, gelegen in het sterrenbeeld Puppis op een afstand van tweeduizend lichtjaar van de aarde. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het tijdschriftMaandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society в феврале 2018 года.
Afb. 8. Exotisch binair systeem PSR J0348 + 0432, bestaande uit een pulsar en een witte dwerg die er in 2,5 uur omheen draait
Evolutie van witte dwergen
Белые карлики начинают свою эволюцию как обнажившиеся вырожденные ядра красных гигантов, сбросивших свою оболочку — то есть в качестве центральных звезд молодых планетарных туманностей.
De temperaturen van de fotosferen van de kernen van jonge planetairenevels zijn extreem hoog - de temperatuur van de centrale ster van de nevel NGC 7293 varieert bijvoorbeeld van 90.000 K (geschat op basis van absorptielijnen) tot 130.000 K (geschat op basis van het röntgenspectrum). Bij deze temperaturen bestaat het grootste deel van het spectrum uit harde ultraviolette en zachte röntgenstralen.
Tegelijkertijd zijn de waargenomen witte dwergen in hunspectra zijn voornamelijk verdeeld in twee grote groepen: "waterstof" spectraalklasse DA, in de spectra waarvan er geen heliumlijnen zijn, die ~80% van de populatie witte dwergen uitmaken, en "helium" spectraalklasse DB zonder waterstoflijnen in de spectra, die het grootste deel van de resterende 20% populaties uitmaken.
De reden voor dit verschil in de samenstelling van de atmosferen van blankendwergen zijn lang onduidelijk gebleven. In 1984 overwoog Iko Iben scenario's voor de "exit" van witte dwergen uit pulserende rode reuzen die zich op de asymptotische reuzenstak in verschillende pulsatiefasen bevinden.
Поздняя стадия
На поздней стадии эволюции у красных гигантов с массами до десяти солнечных в результате «выгорания» гелиевого ядра образуется вырожденное ядро, состоящее преимущественно из углерода и более тяжёлых элементов, окруженное невырожденным гелиевым слоевым источником, в котором идёт тройная гелиевая реакция.
В свою очередь, над ним располагается слоевой водородный источник, в котором идут термоядерные реакции цикла Бете превращения водорода в гелий, окруженный водородной оболочкой; таким образом, внешний водородный слоевой источник является «производителем» гелия для гелиевого слоевого источника.
Горение гелия в слоевом источнике подвержено тепловой неустойчивости вследствие чрезвычайно высокой зависимости от температуры, и это усугубляется большей скоростью преобразования водорода в гелий по сравнению со скоростью выгорания гелия; результатом становится накопление гелия, его сжатие до начала вырождения, резкое повышение скорости тройной гелиевой реакции и развитие laag helium flash.
Afb. 5. Planetaire nevel NGC 3132: een dubbelster in het midden - een analoog van Sirius
Hoe kan licht van witte dwergen wetenschappers helpen?
- Planetaire systemen
В новом исследовании астрономы под руководством Марка А. Холландса (Mark A. Hollands) показывают, что после гибели звезды не все свидетельства существования планетной системы исчезают с карты Галактики.
Если в системе остаются планеты или их оголенные ядра, то гравитационное взаимодействие между ними может привести к тому, что осколки в конечном счете упадут на остатки родительской звезды. Эти остатки звезды, называемые белым карликом, почти полностью состоят из углерода и кислорода, окруженных плотной, но тонкой оболочкой из водорода и гелия.
Natuurlijk, elk object dat ook naar boven komtdichtbij, aan stukken worden gescheurd door de extreme zwaartekracht van de witte dwerg, en zijn fragmenten zullen op het oppervlak van de ster vallen, waar ze zich zullen vermengen met de waterstof en helium van de schillen.
Lithium, calcium gevonden in dwergfotosferenen natrium, terwijl magnesium, kalium, chroom en ijzer ook werden gevonden in het geval van de dwerg LHS 2534. De samenstelling van het klastische materiaal dat op de bestudeerde witte dwergen valt, is verrijkt aan lithium en verarmd aan calcium in vergelijking met de lichamen van het zonnestelsel en komt het meest overeen met de inhoud die wordt aangetroffen in de continentale korst van de aarde.
После попадания на звезду элементы, входившие в состав уничтоженного объекта, такие как литий и кальций, начинают излучать собственный свет с уникальными спектральными характеристиками, позволяющими произвести их однозначную идентификацию.
De meeste witte dwergen zijn dat ookheet, en hun heldere licht maakt het moeilijk om enige verontreiniging te zien. De recente Gaia-missie hielp echter tientallen oude, koele witte dwergen in kaart te brengen, en astronomen hebben duidelijke tekenen van planetaire botten ontdekt in de atmosferen van deze sterren.
Afb. 3. Bevolking van witte dwergen in de bolvormige sterrenhoop NGC 6397. Blauwe vierkanten - helium witte dwergen, paarse cirkels - "normale" witte dwergen met een hoog koolstofgehalte
В случае системы WD J2317+1830 был замечен избыток инфракрасного излучения, что говорит о продолжающейся аккреции обломков из околозвездного диска на карлик, при этом общая скорость аккреции оценивается в 3×106 грамм в секунду.
Gezien het feit dat de stamvader van deze witteDe dwerg zou een ster kunnen zijn met een massa van 4,8 keer de massa van de zon, en het idee van de vorming van planeten na de dood van de ster werd als niet succesvol erkend, dit bewijst het idee dat sterren van spectraaltype B-vorm planetenstelsels en overleven tot het stadium van een witte dwerg.
- exoplaneten
Daarnaast is WD J2317 + 1830 een van dede oudste systemen waar gedifferentieerde rotsachtige planeten gevormd kunnen zijn. Dit alles maakt het mogelijk beperkingen op te leggen aan planetaire vormingsmodellen die uiterst moeilijk te verkrijgen zijn uit waarnemingen van planeten rond hoofdreekssterren of reuzen.
Hoe helpt dit?
По мнению ученых, открытие проливает свет на процессы, происходящие в нашей Вселенной, в которой за 13 млрд лет существования сменилось много поколений планетных систем.
Lees verder
Kijk naar een afbeelding van 8 biljoen pixels van Mars
Wetenschappers hebben een vervanging voor de relativiteitstheorie ontwikkeld. Wat is de essentie van de "theorie van alles"?
Wetenschappers hebben bewijs gevonden van kruising van moderne mensen met Neanderthalers