Ce sunt piticii albi?
Piticele albe sunt stele compuse din plasmă nucleară electronică, lipsită de
Cel mai apropiat pitic alb cunoscut este Sirius B,situat la 8,6 ani lumină distanță. Se presupune că printre cele sute de sisteme stelare cele mai apropiate de Soare, opt stele sunt pitici albi. În prezent, piticii albi alcătuiesc, conform diferitelor estimări, de la 3 la 10% din populația stelară a galaxiei noastre (incertitudinea estimării se datorează dificultății de observare a piticilor albi îndepărtați datorită luminozității lor scăzute).
Piticele albe se formează în timpul evoluției stelelor a căror masă este insuficientă pentru a deveni o stea neutronică, și anume, nu depășeșteaproximativ de 10 ori masa Soarelui, care în galaxia noastră este mai mult de 97% dinCând o stea de secvență principală cu masă mică sau medie se terminăTransformând hidrogenul în heliu, se extinde pentru a deveni o gigantă roșie.
Giganta roșie este susținută de reacții termonucleare care transformă heliul în carbon și oxigen.Dacă masa gigantei roșii nu este suficientă pentru a ridica temperatura miezului la nivelul necesar pentru reacțiile termonucleare care implică carbonul rezultat, apareAcumularea sa în miezul stelei, împreună cu oxigenul.
Steaua își varsă coaja exterioară, formând o nebuloasă planetară, iar fostul nucleu al stelei devine o pitică albă formată din carbon și oxigen.
Piticul alb Sirius B (săgeată) lângă Sirius A. strălucitor Fotografie de telescopul Hubble
Originea piticilor albi
În explicarea genezei piticilor albi, cheiaDouă idei au jucat un rol: ideea astronomului Ernst Epik că giganții roșii sunt formați din stelele secvenței principale ca rezultat al consumului de combustibil nuclear și presupunerea astronomului Vasily Fesenkov că stelele secvenței principale ar trebui să piardă masă și așa ceva o pierdere de masă ar trebui să aibă un impact semnificativ asupra evoluției stelelor. Aceste ipoteze au fost confirmate pe deplin.
- Contracția piticilor albi
Teoreticienii au prezis că piticele albe tinere ar trebui să se prăbușească la începutul evoluției lor.Conform calculelor, datorită răcirii treptate, raza unui pitic alb tipic poatese micșorează cu câteva sute de kilometri în primul milion de ani de existență.
În 2017, astrofizicienii ruși dinInstitutul Astronomic de Stat, numit după Universitatea de Stat P.K. Sternberg din Moscova, Institutul de Astronomie al Academiei Ruse de Științe, Institutul de Fizică Teoretică și Experimentală, numit după A.I. Alikhanov și Institutul Național de Astrofizică (Milan), sub conducerea profesorului Serghei Borisovici Popov, pentru prima dată în lume, a documentat descoperirea unei tinere pitice albe, cu raza în scădere foarte rapidă.
Oamenii de știință ruși și asistenții lor italienia studiat emisia de raze X a sistemului binar HD49798/RX J0648.0-4418, situat în constelația Puppis la o distanță de două mii de ani lumină de Pământ. Rezultatele cercetării au fost publicate în jurnalNotificări lunare ale Societății Astronomice Regaleîn februarie 2018.
Figura: 8. Sistem binar exotic PSR J0348 + 0432, format dintr-un pulsar și o pitică albă care se învârte în jurul său în 2,5 ore
Evoluția piticilor albi
Piticele albe își încep evoluția ca nuclee degenerate expuse ale gigantelor roșii care și-au vărsat învelișul – adică ca stele centrale ale nebuloaselor planetare tinere.
Temperaturile fotosfere ale nucleelor tinerilor planetarinebuloasele sunt extrem de ridicate - de exemplu, temperatura stelei centrale a nebuloasei NGC 7293 variază de la 90.000 K (estimată din liniile de absorbție) până la 130.000 K (estimată din spectrul de raze X). La aceste temperaturi, razele ultraviolete dure și razele X moi reprezintă cea mai mare parte a spectrului.
În același timp, piticile albe observate în lorspectrele sunt împărțite în mod predominant în două grupuri mari - clasa spectrală „hidrogen” DA, în spectrele căreia nu există linii de heliu, care reprezintă ~ 80% din populația de pitice albe și clasa spectrală „heliu” DB fără linii de hidrogen. în spectre, alcătuind cea mai mare parte din restul de 20% populații.
Motivul acestei diferențe în compoziția atmosferelor albilorpiticii au rămas mult timp neclare. În 1984, Iko Iben a luat în considerare scenarii pentru „ieșirea” piticelor albe de la giganți roșii pulsanți situați pe ramura gigant asimptotică la diferite faze de pulsație.
Stadiul târziu
Într-un stadiu târziu al evoluției, gigantele roșii cu mase de până la zece mase solare "ard" din miezul heliului formează un nucleu degenerat, constând în principal din carbon și elemente mai grele, înconjurat de o sursă de strat de heliu nedegenerată, în care există unReacție triplă de heliu.
La rândul său, deasupra acestuia există o sursă stratificată de hidrogen, în carereacțiile termonucleare ale ciclului Bethe de conversie a hidrogenului în heliu înconjurat de un înveliș de hidrogen; Astfel, sursa externă a stratului de hidrogen este "producătorul" heliului pentru sursa stratului de heliu.
Arderea heliului într-o sursă stratificată este supusă instabilității termice datorită dependenței extrem de ridicate detemperatura, iar acest lucru este exacerbat de rata mai mare de conversie a hidrogenului în heliu comparativ cu rata de ardere a heliului; Rezultatul este acumularea de heliu, compresia acestuia până la punctul de degenerare, o creștere accentuată a ratei reacției triple de heliu și dezvoltareastratul de heliu.
Figura: 5. Nebuloasa planetară NGC 3132: o stea dublă în centru - un analog al lui Sirius
Cum poate ajuta lumina din piticii albi oamenii de știință?
- Sistemele planetare
Într-un nou studiu, astronomii conduși de Mark A.Hollands) arată că, după moartea unei stele, nu toate dovezile existenței unui sistem planetar disparde pe harta galaxiei.
Dacă planetele sau nucleele lor goale rămân în sistem, atunci interacțiunea gravitațională dintre ele poateface ca resturile să cadă în cele din urmă în rămășițele stelei părinte.Aceste rămășițe ale stelei, numită pitică albă, sunt compuse aproape în întregime din carbon și oxigen, înconjurate de un înveliș dens, dar subțire, de hidrogen și heliu.
Bineînțeles, orice obiect care apareaproape, vor fi sfâșiați de gravitatea extremă a piticii albe, iar fragmentele sale vor cădea pe suprafața stelei, unde se vor amesteca cu hidrogenul și heliul cochiliilor.
Litiu, calciu găsit în fotosfere piticeși sodiu, în timp ce magneziul, potasiul, cromul și fierul s-au găsit și în cazul piticului LHS 2534. Compoziția materialului clastic care cade asupra piticelor albe studiate este îmbogățită în litiu și sărăcită în calciu în comparație cu corpurile sistemului solar și se potrivește cel mai bine cu conținutul găsit în scoarța continentală a Pământului.
După lovirea stelei, elementele care făceau parte din obiectul distrus, cum ar fi litiul și calciul, încep săemite propria lumină cu caracteristici spectrale unice care permit identificarea fără ambiguitate.
Și majoritatea piticilor albi suntfierbinte, iar lumina lor strălucitoare face dificilă observarea contaminării. Cu toate acestea, recenta misiune Gaia a ajutat la cartografierea a zeci de pitici albi vechi și reci, iar astronomii au găsit semne clare de oase planetare în atmosfera acestor stele.
Figura: 3. Populația de pitici albi din grupul stelar globular NGC 6397. Pătrate albastre - pitici albi cu heliu, cercuri violete - pitici albi „normali” cu conținut ridicat de carbon
În cazul sistemului WD J2317 1830, s-a observat un exces de radiații infraroșii, ceea ce spuneRata totală de acumulare este estimată la 3×106 grame pe secundă.
Având în vedere că progenitorul acestui albPiticul ar putea fi o stea cu o masă de 4,8 ori mai mare decât masa Soarelui, iar ideea formării planetelor după moartea stelei a fost considerată nereușită, ceea ce dovedește ideea că stelele de tip B spectral formează planete sisteme și supraviețuiesc până la stadiul unui pitic alb.
- exoplanete
În plus, WD J2317 + 1830 este unul dintrecele mai vechi sisteme în care s-ar fi putut forma planete stâncoase diferențiate. Toate acestea fac posibilă impunerea unor constrângeri asupra modelelor de formare planetară, care sunt extrem de dificil de obținut din observațiile planetelor din jurul stelelor secvenței principale sau al giganților.
Cum ajută acest lucru?
Potrivit oamenilor de știință, descoperirea aruncă lumină asupra proceselor care au loc în Universul nostru, în care multe generații de sisteme planetare s-au schimbat de-a lungul celor 13 miliarde de ani de existență.
Citeste mai mult
Uită-te la o imagine de 8 trilioane de pixeli a lui Marte
Oamenii de știință au dezvoltat un înlocuitor pentru teoria relativității. Care este esența „teoriei tuturor”?
Oamenii de știință au găsit dovezi ale încrucișării oamenilor moderni cu neanderthalieni