Opprinnelsen til hvite dverger
В объяснении генезиса белых карликов ключевую роль сыграли две идеи: мысль
- Trippel heliumreaksjon og isotermiske kjerner av røde giganter
В процессе эволюции звёзд главной последовательности происходит «выгорание» водорода — нуклеосинтез с образованием гелия (см. цикл Бете). Такое выгорание приводит к прекращению энерговыделения в центральных частях звезды, сжатию и, соответственно, к повышению температуры и плотности в её ядре.
Økning i temperatur og tetthet i stjernekjernenfører til forhold der en ny kilde til termonukleær energi aktiveres: heliumutbrenthet (trippel heliumreaksjon eller trippel alfa-prosess), karakteristisk for røde giganter og superkjemper.
- Massetap og avskjelling av røde giganter
Ядерные реакции в красных гигантах происходят не только в ядре: по мере выгорания водорода в ядре, нуклеосинтез гелия распространяется на ещё богатые водородом области звезды, образуя сферический слой на границе бедных и богатых водородом областей.
En lignende situasjon oppstår med trippel heliumreaksjonen: når helium brenner ut i kjernen, konsentrerer det seg også i et sfærisk lag ved grensen mellom heliumfattige og heliumrike regioner.
Светимость звёзд с такими «двухслойными» областями нуклеосинтеза значительно возрастает, достигая порядка нескольких тысяч светимостей Солнца, звезда при этом «раздувается», увеличивая свой диаметр до размеров земной орбиты. Зона нуклеосинтеза гелия поднимается к поверхности звезды: доля массы внутри этой зоны составляет ~70 % массы звезды.
«Раздувание» сопровождается достаточно интенсивным истечением вещества с поверхности звезды, наблюдаются такие объекты как протопланетарные туманности.
De nøyaktige mekanismene for massetap og ytterligere konvoluttutkast for slike stjerner er fremdeles uklare, men følgende faktorer kan antas som kan bidra til tap av konvolutt:
- På grunn av den ekstremt høye lysstyrken, blir lystrykket til stjernens strålingsstrøm på dets ytre lag betydelig, noe som, i følge de beregnede dataene, kan føre til tap av konvolutten i flere tusen år.
- På grunn av ionisering av hydrogen i regionene som liggerunder fotosfæren kan sterk konvektiv ustabilitet utvikle seg. Solaktivitet har en lignende natur, men når det gjelder røde giganter, bør kraften til konvektive strømmer overstige solens kraft.
- I utvidede stjernekonvolutter kan deustabilitet utvikler seg, noe som fører til sterke oscillerende prosesser, ledsaget av en endring i stjernens termiske regime. I fig. 4, observeres tetthetsbølger av materien som blir kastet ut av stjernen, noe som kan være konsekvensene av slike svingninger.
- Røde giganter med en "to-lags" termonukleærtermiske pulsasjoner, ledsaget av "bytte" av hydrogen- og helium-termonukleære kilder og intenst massetap, observeres av kilder som har gått på et sent stadium av deres utvikling til den asymptotiske grenen av giganter.
- Sammentrekning av hvite dverger
Теоретики предсказывали, что молодые белые карлики на ранней стадии эволюции должны сжиматься. Согласно расчётам, из-за постепенного остывания радиус типичного белого карлика может сократиться на несколько сотен километров в первый миллион лет его существования.
I 2017 kom russiske astrofysikere fraStatens astronomiske institutt oppkalt etter P.K. Sternberg Moskva statsuniversitet, instituttet for astronomi ved det russiske vitenskapsakademiet, instituttet for teoretisk og eksperimentell fysikk oppkalt etter A.I. Alikhanov og National Institute of Astrophysics (Milan) under ledelse av professor Sergei Borisovich Popov, for første gang i verden, dokumenterte oppdagelsen av en ung hvit dverg, svært raskt avtagende radius.
Russiske forskere og deres italienske assistenterstuderte røntgenstrålingen til det binære systemet HD49798/RX J0648.0-4418, som ligger i stjernebildet Puppis i en avstand på to tusen lysår fra Jorden. Forskningsresultatene ble publisert i tidsskriftetMånedlige kunngjøringer fra Royal Astronomical Society в феврале 2018 года
Egenskaper for hvite dverger
- Kjemisk oppbygning
Химический состав белого карлика определяется тем, на каком этапе закончились термоядерные реакции внутри звезды-прародительницы.
Hvis massen til den opprinnelige stjernen er liten, er 0,08-0,5 masserSolen, som ikke er nok til å starte brenningen av helium, blir slike stjerner etter å ha brukt opp hele tilførselen av hydrogen heliumhvite dverger med en masse på opptil 0,5 sol.
Hvis den opprinnelige stjernen har en masse på 0,5-8solens masser, så er dette nok for en heliumblits, stjernens utvikling vil fortsette i den røde gigantfasen og vil stoppe først etter at heliumet brenner ut. Den resulterende degenererte kjernen til en slik stjerne vil bli en karbon-oksygen hvit dverg med en masse på 0,5-1,2 sol.
Når den opprinnelige stjernen har en masse på 8-12 solmasser,dette er nok til å begynne å brenne karbon, stjernens utvikling vil fortsette videre og karbonet i dets indre kan bearbeides til tyngre grunnstoffer, spesielt neon og magnesium. Og så kan den siste fasen i utviklingen av en slik stjerne være dannelsen av en oksygen-neon-magnesium hvit dverg med en masse nær Chandrasekhar-grensen.
Evolusjon av hvite dverger
Белые карлики начинают свою эволюцию как обнажившиеся вырожденные ядра красных гигантов, сбросивших свою оболочку — то есть в качестве центральных звёзд молодых планетарных туманностей.
Temperaturene på fotosfærene til kjernen til unge planetarisketåken er ekstremt høy - for eksempel varierer temperaturen til den sentrale stjernen i tåken NGC 7293 fra 90 000 K (estimert fra absorpsjonslinjer) til 130 000 K (estimert fra røntgenspektret). Ved disse temperaturene utgjør harde ultrafiolette og myke røntgenbilder det meste av spekteret.
Samtidig observerte hvite dverger i deresspektre er overveiende delt inn i to store grupper - "hydrogen" spektralklasse DA, i spektrene som det ikke er heliumlinjer, som utgjør ~80% av populasjonen av hvite dverger, og "helium" spektralklasse DB uten hydrogenlinjer i spektra, som utgjør de fleste av de resterende 20 % populasjonene.
Причина такого различия состава атмосфер белых карликов долгое время оставалась неясной. В 1984 году Ико Ибен рассмотрел сценарии «выхода» белых карликов из пульсирующих красных гигантов, находящихся на асимптотической ветви гигантов, на различных фазах пульсации.
På et senere stadium av evolusjonen, røde giganter medopp til ti solmasser, som et resultat av "utbrentheten" av heliumkjernen, dannes en degenerert kjerne, som hovedsakelig består av karbon og tyngre grunnstoffer, omgitt av en ikke-degenerert heliumlagskilde, der en trippel heliumreaksjon tar plass.
På ekstremt kort tid (~ 30 år), lysstyrkenav heliumkilden øker så mye at forbrenningen av helium går i konvektiv modus, utvides laget og skyver ut hydrogenlagskilden, noe som fører til avkjøling og opphør av hydrogenforbrenning. Etter at overflødig helium er utbrent under blusset, reduseres lysstyrken til heliumlaget, de ytre hydrogenlagene til den røde kjempen komprimeres, og en ny tenning av hydrogenlagskilden oppstår.
Astronomiske fenomener som involverer hvite dverger
Et trekk ved strålingen av hvite dverger iRøntgenområde er det faktum at den viktigste kilden til røntgenstråling for dem er fotosfæren, som skiller dem skarpt fra "normale" stjerner: sistnevnte avgir en røntgenkorona oppvarmet til flere millioner Kelvin, og temperaturen på fotosfæren er for lav til å avgi røntgenstråler.
I fravær av tiltredelse, den hvitedverger er lageret av ioner i deres tarm, så deres lysstyrke avhenger av alder. En kvantitativ teori om kjøling av hvite dverger ble bygget på slutten av 1940-tallet av professor Samuel Kaplan.
- Akkresjon på hvite dverger i binære systemer
При эволюции звёзд различных масс в двойных системах темпы эволюции компонентов неодинаковы, при этом более массивный компонент может проэволюционировать в белый карлик, в то время как менее массивный к этому времени может оставаться на главной последовательности.
I sin tur, ved nedstigning i evolusjonsprosessenen mindre massiv komponent fra hovedsekvensen og overgangen til grenen av røde giganter, størrelsen på en stjerne i utvikling begynner å vokse til den fyller Roche-lappen.
- Ikke-stasjonær tilvekst på hvite dverger iHvis ledsageren er en massiv rød dverg, fører det til utseendet til dvergnovaer (stjerner av U Gem (UG) -typen) og novalignende katastrofale variable stjerner.
- Akkresjon på hvite dverger med sterkemagnetfeltet, er rettet mot regionen til den hvite dvergens magnetpoler, og syklotronmekanismen for stråling av det tiltakende plasmaet i de nærpolære områdene av dvergmagnetfeltet forårsaker en sterk polarisering av stråling i det synlige området og mellomliggende polarer).
- Akkresjon på hydrogenrike hvite dvergermaterie fører til akkumulering på overflaten (hovedsakelig bestående av helium) og oppvarming til temperaturene i heliumfusjonsreaksjonen, som, i tilfelle utvikling av termisk ustabilitet, fører til en eksplosjon observert som et utbrudd av en ny stjerne.
- Tilstrekkelig lang og intens tilvekst påen massiv hvit dverg fører til at massen overstiger Chandrasekhar-grensen og en termonukleær eksplosjon, observert som en type Ia-supernova. Et eksempel på en slik hendelse er eksplosjonen av supernova SN 1572.
Dannelse av hvite dvergplater
Ученые Планетологического института США решили загадку, связанную с образованием дисков из обломков вокруг белых карликов. Известно, что эти диски появляются только через 10-20 миллионов лет после стадии красного гиганта.
Во время фазы красного гиганта звезда теряет значительную часть своей массы, прежде чем превратиться в белый карлик, состоящий из углерода и кислорода, размером с Землю и с половиной массы Солнца.
På dette tidspunktet er banene til eventuelle gjenværende planeterdestabilisert, og asteroider kastes mot den hvite dvergen. Når de kommer for nært, gjør tidevannskreftene til stjernen dem til støv. Det forventes at unge hvite dverger danner plater raskt, men dette er ikke tilfelle.
Det viste seg at forsinkelsen ble forklart nettopp medtemperaturen på hvite dverger. De er så varme at støv raskt vil fordampe og forsvinne. Denne fordampningen stopper bare når overflatetemperaturen til den hvite dvergen avkjøles til ca 27 000 Kelvin. Dette er i samsvar med observasjonsdata: det er funnet plater hos dverger med temperaturer under kritisk.
Les mer:
Et kraftig nevralt nettverk er opprettet i Kina: det er 10 ganger mer produktivt enn analoger
Fysikere har gjenskapt det første stoffet som dukket opp etter Big Bang
Liten hydrogenmotor erstatter kolleger fra fossilt brensel