Порекло белих патуљака
Две идеје су имале кључну улогу у објашњавању настанка белих патуљака: мисао
- Реакција троструког хелијума и изотермална језгра црвених дивова
Током еволуције звезда, главнисеквенце, водоник „сагорева“ - нуклеосинтеза са формирањем хелијума (види Бетхеов циклус). Такво сагоревање доводи до престанка ослобађања енергије у централним деловима звезде, компресије и, сходно томе, до повећања температуре и густине у њеном језгру.
Повећање температуре и густине у језгру звездедоводи до услова у којима се активира нови извор термонуклеарне енергије: сагоревање хелијума (реакција троструког хелијума или троструки алфа процес), што је карактеристично за црвене џинове и супергиганте.
- Губитак масе и бацање граната од стране црвених дивова
Нуклеарне реакције у црвеним дивовима се не дешавајусамо у језгру: како водоник сагорева у језгру, нуклеосинтеза хелијума се шири на регионе звезде који су још увек богати водоником, формирајући сферни слој на граници региона сиромашних водоником и региона богатих водоником.
Слична ситуација настаје са реакцијом троструког хелијума: док хелијум изгори у језгру, такође се концентрише у сферном слоју на граници између регија сиромашних хелијумом и хелијума.
Сјај звезда са таквим „двослојним“области нуклеосинтезе се значајно повећавају, достижући око неколико хиљада сјаја Сунца, док звезда „набубри“, повећавајући свој пречник до величине Земљине орбите. Зона нуклеосинтезе хелијума уздиже се до површине звезде: део масе унутар ове зоне је ~70% масе звезде.
„Издувавање“ је праћено прилично интензивним одливањем материје са површине звезде; примећују се објекти као што су протопланетарне маглине.&нбсп;
Тачни механизми губитка масе и даљег избацивања омотача за такве звезде још увек нису јасни, али могу се претпоставити следећи фактори који могу допринети губитку омотача:
- Због изузетно велике осветљености, светлосни притисак флукса зрачења звезде на њеним спољним слојевима постаје значајан, што према прорачунатим подацима може довести до губитка омотача за неколико хиљада година.
- Због јонизације водоника у регионима који лежеиспод фотосфере може се развити снажна конвективна нестабилност. Соларна активност има сличну природу, али би у случају црвених дивова снага конвективних токова требала знатно премашити соларну.
- У продуженим звезданим омотачима могунастају нестабилности које доводе до јаких осцилаторних процеса, праћених променом топлотног режима звезде. На сл. 4, уочени су таласи густине материје коју је звезда избацила, што може бити последица таквих флуктуација.
- Црвени дивови са „двослојним“ термонуклеариматоплотне пулсације, праћене "пребацивањем" термонуклеарних извора водоника и хелијума и интензивним губитком масе, примећују извори који су у касној фази своје еволуције прешли у асимптотску грану дивова.
- Контракција белих патуљака
Теоретичари су предвидели да млади белципатуљци у раној фази еволуције треба да се смањују. Према прорачунима, због постепеног хлађења, радијус типичног белог патуљка може се смањити за неколико стотина километара у првих милион година његовог постојања.
2017. године руски астрофизичари изДржавни астрономски институт по имену П.К. Стернберг Московски државни универзитет, Институт за астрономију Руске академије наука, Институт за теоријску и експерименталну физику по имену А.И. Аликханова и Национални институт за астрофизику (Милано) под руководством професора Сергеја Борисовича Попов је први пут у свету документовао откриће младог белог патуљка, веома брзо опадајућег радијуса.
Руски научници и њихови италијански помоћниципроучавао рендгенску емисију бинарног система ХД49798/РКС Ј0648.0-4418, који се налази у сазвежђу Пуппис на удаљености од две хиљаде светлосних година од Земље. Резултати истраживања објављени су у часописуМесечна обавештења Краљевског астрономског друштвау фебруару 2018
Својства белих патуљака
- Хемијски састав
Хемијски састав белог патуљка одређен је стадијумом у коме су се завршиле термонуклеарне реакције унутар звезде прогенитор.&нбсп;
Ако је маса оригиналне звезде мала, 0,08-0,5 масаСунце, које није довољно да започне сагоревање хелијума, тада након што потроше читаву залиху водоника такве звезде постају хелијумски бели патуљци са масом до 0,5 соларне.
Ако оригинална звезда има масу 0,5-8масе Сунца, онда је то довољно за бљесак хелијума, еволуција звезде ће се наставити у фази црвеног џина и престаће тек након што хелијум изгори. Настало дегенерисано језгро такве звезде постаће бели патуљак угљеник-кисеоник са масом од 0,5-1,2 соларне.
Када оригинална звезда има масу од 8-12 соларних маса,ово је довољно за почетак сагоревања угљеника, еволуција звезде ће се наставити даље и угљеник у њеној унутрашњости може се прерадити у теже елементе, посебно у неон и магнезијум. А онда последња фаза у еволуцији такве звезде може бити стварање белог патуљка кисеоник-неон-магнезијум масе масе близу границе Цхандрасекхар.
Еволуција белих патуљака
Бели патуљци започињу своју еволуцију као изложена дегенерисана језгра црвених џинова који су одбацили своју шкољку - то јест, као централне звезде младих планетарних маглина.
Температуре фотосфера језгара младих планетамаглине су изузетно високе - на пример, температура централне звезде маглине НГЦ 7293 креће се од 90 000 К (процењено из апсорпционих линија) до 130 000 К (процењено из рентгенског спектра). На овим температурама, тврди ултраљубичасти и меки рендгенски зраци чине већи део спектра.
Истовремено, посматрани бели патуљци у њиховомспектри су претежно подељени у две велике групе – „водоничка” спектрална класа ДА, у чијим спектрима нема линија хелијума, које чине ~80% популације белих патуљака, и „хелијумска” спектрална класа ДБ без водоничних линија у спектрима, чинећи већину преосталих 20% популација.
Разлог за ову разлику у саставу белих атмосферапатуљци су дуго остали нејасни. Године 1984, Ико Ибен је разматрао сценарије за „излазак“ белих патуљака из пулсирајућих црвених дивова на асимптотичној грани џинова у различитим фазама пулсирања.
У каснијој фази еволуције, црвени дивови садо десет соларних маса, као резултат „сагоревања“ језгра хелијума, настаје дегенерисано језгро, које се састоји углавном од угљеника и тежих елемената, окружено не-дегенерисаним извором слоја хелијума, у коме је потребна трострука реакција хелијума место.
За изузетно кратко време (~ 30 година), светлостизвора хелијума толико се повећава да сагоревање хелијума прелази у конвективни режим, слој се шири, потискујући извор водониковог слоја, што доводи до његовог хлађења и престанка сагоревања водоника. Након сагоревања вишка хелијума током бакље, светлост слоја хелијума се смањује, спољни слојеви водоника црвеног гиганта се сабијају и долази до новог паљења извора слоја водоника.
Астрономски феномени који укључују беле патуљке
Одлика зрачења белих патуљака уРендгенски домет је чињеница да је за њих главни извор рендгенског зрачења фотосфера која их оштро разликује од „нормалних“ звезда: ова друга емитује рендгенску корону загрејану на неколико милиона Келвина, а температура фотосфера је прениска да емитује рендгенске зраке.
У одсуству прираста, извор беле светлостипатуљци су складиште топлотне енергије јона у њиховој дубини, па њихова осветљеност зависи од старости. Квантитативну теорију хлађења белих патуљака изградио је крајем 1940 -их професор Самуел Каплан.
- Акреција на беле патуљке у бинарним системима
Током еволуције звезда различитих маса у бинарностисистема, стопе еволуције компоненти нису исте, док масивнија компонента може еволуирати у белог патуљка, док мање масивна може остати на главној секвенци до тог времена.
Заузврат, по силаску у процесу еволуцијемање масивна компонента из главне секвенце и њеног преласка у грану црвених дивова, величина звезде у развоју почиње да расте све док не испуни свој Роцхеов режањ.
- Нестационарно прираштај на беле патуљке уАко је пратилац масивни црвени патуљак, то доводи до појаве патуљастих нових (звезда типа У Гем (УГ)) и нових сличних катастрофалних променљивих звезда.
- Акреција на беле патуљке са јакиммагнетно поље, усмерено је на подручје магнетних полова белог патуљка, а циклотронски механизам зрачења акретирајуће плазме у близу поларним регионима магнетног поља патуљка изазива јаку поларизацију зрачења у видљивом региону (поларни и међуполари).
- Акреција на белим патуљцима богатим водоникомматерија доводи до њеног накупљања на површини (састоји се углавном од хелијума) и загревања до температура реакције фузије хелијума, што у случају развоја топлотне нестабилности доводи до експлозије која се посматра као прасак нове звезде.
- Довољно дуго и интензивно прираштај намасивни бели патуљак доводи до тога да његова маса прелази границу Цхандрасекхар -а и термонуклеарну експлозију, посматрану као супернова типа И. Пример таквог догађаја је експлозија супернове СН 1572.
Формирање белих патуљастих дискова
Одлучили су научници америчког Института за планетарну наукумистерија око формирања дискова крхотина око белих патуљака. Познато је да се ови дискови појављују само 10-20 милиона година након фазе црвеног џина.&нбсп;
Током фазе црвеног џина, звезда губи значајан део своје масе пре него што постане бели патуљак угљеник-кисеоник, отприлике величине Земље и половине масе Сунца.
У овом тренутку, орбите било којих преосталих планетадестабилизовано, а астероиди су бачени према белом патуљку. Кад се превише приближе, плимне силе звезде их претварају у прашину. Од младих белих патуљака се очекује да брзо формирају дискове, али то није тако.
Испоставило се да је кашњење објашњено управо тиметемпература белих патуљака. Толико су врући да ће прашина брзо испарити и распршити се. Ово испаравање престаје тек када се површинска температура белог патуљка охлади на око 27 хиљада Келвина. Ово је у складу са подацима посматрања: дискови су пронађени у патуљака чије су температуре испод критичне.
Опширније:
У Кини је створена моћна неуронска мрежа: она је 10 пута продуктивнија од аналога
Физичари су поново створили прву супстанцу која се појавила после Великог праска
Сићушни мотор са водоником замењује фосилна горива