Hva er hvite dverger?
Hvite dverger er stjerner som består av elektron-kjerneplasma, blottet for
Den nærmeste kjente hvite dvergen er Sirius B,ligger 8,6 lysår unna. Det antas at blant de hundre nærmeste stjernesystemene Solen er åtte stjerner hvite dverger. I dag utgjør hvite dverger, ifølge forskjellige estimater, 3 til 10% av stjernepopulasjonen i vår galakse (usikkerheten i estimatet skyldes vanskeligheten med å observere fjerne hvite dverger på grunn av deres lave lysstyrke).
Hvite dverger dannes under evolusjonsprosessenstjerner hvis masse er utilstrekkelig til å bli en nøytronstjerne, overstiger nemlig ikke omtrent 10 solmasser, som i vår galakse utgjør mer enn 97% av totalen. Når en hovedsekvensstjerne med lav eller middels masse er ferdig med å smelte sammen hydrogen til helium, utvider den seg til å bli en rød kjempe.
Den røde kjempen støttes av termonukleærreaksjoner for å konvertere helium til karbon og oksygen. Hvis massen til en rød kjempe er utilstrekkelig til å heve temperaturen i kjernen til det nivået som er nødvendig for termonukleære reaksjoner som involverer det resulterende karbonet, samler det seg i kjernen av stjernen, sammen med oksygen.
Stjernen kaster sitt ytre skall, og danner en planetarisk tåke, og stjernens tidligere kjerne blir en hvit dverg laget av karbon og oksygen.
Hvit dverg Sirius B (pil) ved siden av lyse Sirius A. Foto av Hubble Telescope
Opprinnelsen til hvite dverger
Ved å forklare oppstarten av hvite dverger, nøkkelenTo ideer spilte en rolle: ideen til astronomen Ernst Epik om at røde giganter er dannet av hovedsekvensstjerner som et resultat av utbrentningen av kjernefysisk drivstoff, og antagelsen fra astronomen Vasily Fesenkov om at stjernesekvensstjerner skulle miste masse, og slikt tap av masse skal ha en betydelig innvirkning på stjernenes utvikling. Disse antagelsene ble fullstendig bekreftet.
- Sammentrekning av hvite dverger
Teoretikere spådde at unge hvitedverger på et tidlig stadium av evolusjonen bør krympe. I følge beregninger, på grunn av gradvis avkjøling, kan radien til en typisk hvit dverg reduseres med flere hundre kilometer i løpet av de første millioner årene av dens eksistens.
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 Societyi februar 2018.
Figur: 8. Eksotisk binært system PSR J0348 + 0432, bestående av en pulsar og en hvit dverg som kretser rundt den på 2,5 timer
Evolusjon av hvite dverger
Hvite dverger begynner sin utvikling som de eksponerte degenererte kjernene til røde kjemper som har kastet skallet sitt - det vil si som de sentrale stjernene i unge planetariske tåker.
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.
Årsaken til denne forskjellen i sammensetningen av atmosfærene til hvitedverger har lenge vært uklare. I 1984 vurderte Iko Iben scenarier for "utgang" av hvite dverger fra pulserende røde giganter som ligger på den asymptotiske gigantgrenen i forskjellige pulsasjonsfaser.
Sen fase
På et sent stadium av utviklingen i røde kjemper medmed masser opp til ti solar, som et resultat av "utbrenningen" av heliumkjernen, dannes det en degenerert kjerne, hovedsakelig bestående av karbon og tyngre grunnstoffer, omgitt av en ikke-degenerert heliumlagskilde, der en trippel heliumreaksjon inntreffer.
I sin tur er det et lag over deten hydrogenkilde der termonukleære reaksjoner i Bethe-syklusen finner sted, omdanner hydrogen til helium, omgitt av et hydrogenskall; dermed er den eksterne hydrogenlagskilden helium "produsenten" for heliumlagskilden.
Heliumforbrenning i en lagkilde er underlagttermisk ustabilitet på grunn av ekstremt høy temperaturavhengighet, og dette forverres av den høyere konverteringshastigheten av hydrogen til helium sammenlignet med hastigheten på heliumutbrenthet; resultatet er akkumulering av helium, dets kompresjon til degenerering begynner, en kraftig økning i hastigheten på trippelheliumreaksjonen og utviklingenlag helium flash.
Figur: 5. Planetarisk tåke NGC 3132: en dobbeltstjerne i sentrum - en analog av Sirius
Hvordan kan lys fra hvite dverger hjelpe forskere?
- Planetariske systemer
I en ny studie har astronomer ledet avMark A. Hollands viser at etter døden til en stjerne, forsvinner ikke alle bevis på eksistensen av et planetsystem fra kartet over galaksen.
Hvis planeter forblir i systemet eller deres naknekjerner, så kan gravitasjonsinteraksjonen mellom dem føre til at fragmentene til slutt faller ned på restene av moderstjernen. Denne resten av en stjerne, kalt en hvit dverg, består nesten utelukkende av karbon og oksygen, omgitt av et tett, men tynt skall av hydrogen og helium.
Naturligvis ethvert objekt som kommer opp ogsåi nærheten, vil bli revet i stykker av den hvite dvergens ekstreme tyngdekraft, og dens fragmenter vil falle på overflaten til stjernen, hvor de vil blande seg med skjellets hydrogen og helium.
Litium, kalsium som finnes i dvergfotosfærerog natrium, mens magnesium, kalium, krom og jern også ble funnet i tilfellet med dvergen LHS 2534. Sammensetningen av det klastiske materialet som faller på de studerte hvite dvergene er beriket i litium og utarmet i kalsium i sammenligning med kroppene i solsystemet og passer best innholdet som finnes i jordens skorpe på fastlandet.
Etter å ha truffet stjernen, ble elementene inkludert isammensetningen av det ødelagte objektet, som litium og kalsium, begynner å avgi sitt eget lys med unike spektrale egenskaper, slik at de kan identifiseres entydig.
De fleste hvite dverger er ogsåvarmt, og deres sterke lys gjør det vanskelig å se forurensning. Imidlertid hjalp det siste Gaia-oppdraget med å kartlegge dusinvis av gamle, kule hvite dverger, og astronomer har funnet tydelige tegn på planetariske bein i atmosfærene til disse stjernene.
Figur: 3. Befolkning av hvite dverger i den kuleformede stjerneklyngen NGC 6397. Blå firkanter - heliumhvite dverger, lilla sirkler - "normale" hvite dverger med høyt karboninnhold
I tilfellet med WD-systemet ble J2317+1830 lagt merke tiloverflødig infrarød stråling, som indikerer fortsatt akkresjon av rusk fra den sirkumstellare skiven til dvergen, med en total akkresjonshastighet estimert til 3 × 106 gram per sekund.
Tatt i betraktning at stamfar til denne hviteDvergen kan være en stjerne med en masse på 4,8 ganger solens masse, og ideen om dannelse av planeter etter stjernens død ble ansett som mislykket, dette beviser ideen om at stjerner av spektral type B danner planetarisk systemer og overleve til scenen til en hvit dverg.
- eksoplaneter
I tillegg er WD J2317 + 1830 en avde eldste systemene der differensierte steinete planeter kunne ha dannet seg. Alt dette gjør det mulig å pålegge begrensninger på planetformasjonsmodeller som er ekstremt vanskelige å få tak i fra observasjoner av planeter rundt stjernesekvenser eller giganter.
Hvordan hjelper dette?
Ifølge forskere kaster oppdagelsen lysom prosessene som skjer i universet vårt, der mange generasjoner av planetsystemer har endret seg i løpet av 13 milliarder års eksistens.
Les mer
Se på et bilde på 8 billioner piksler av Mars
Forskere har utviklet en erstatning for relativitetsteorien. Hva er essensen av "teorien om alt"?
Forskere har funnet bevis på at avl av moderne mennesker med neandertalere