Шта су бели патуљци?
Бели патуљци су звезде које се састоје од електронско-нуклеарне плазме, лишене
Најближи познати бели патуљак је Сириус Б,удаљена 8,6 светлосних година. Претпоставља се да су међу стотину звезданих система најближих Сунцу, осам звезда бели патуљци. Тренутно бели патуљци чине, према различитим проценама, од 3 до 10% звездане популације наше галаксије (несигурност процене је због тешкоће посматрања удаљених белих патуљака због њихове ниске осветљености).
Бели патуљци се формирају током процеса еволуцијезвезде чија је маса недовољна да се претворе у неутронску звезду, наиме, не прелази око 10 соларних маса, што у нашој галаксији чини више од 97% укупне. Када звезда главне секвенце мале или средње масе заврши фузију водоника у хелијум, она се шири и постаје црвени џин.
Красный гигант поддерживается термоядерными реакциями превращения гелия в углерод и кислород. Если масса красного гиганта оказывается недостаточной для подъема температуры ядра до уровня, необходимого для термоядерных реакций с участием полученного углерода, происходит его накопление в ядре звезды, вместе с кислородом.
Звезда одбацује спољну шкољку, формирајући планетарну маглину, а некадашње језгро звезде постаје бели патуљак направљен од угљеника и кисеоника.
Бели патуљак Сириус Б (стрелицом) поред јарког Сириуса А. Фотографија телескопа Хуббле
Порекло белих патуљака
У објашњавању генезе белих патуљака, кључ јеДве идеје су одиграле улогу: идеја астронома Ернста Епика да црвени џинови настају од звезда главне секвенце као резултат сагоревања нуклеарног горива и претпоставка астронома Василија Фесенкова да звезде главне секвенце треба да изгубе масу и слично губитак масе требало би да има значајан утицај на еволуцију звезда. Ове претпоставке су у потпуности потврђене.
- Контракција белих патуљака
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.
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 друштва в феврале 2018 года.
Фигура: 8. Егзотични бинарни систем ПСР Ј0348 + 0432, који се састоји од пулсара и белог патуљка који се окреће око њега за 2,5 сата
Еволуција белих патуљака
Белые карлики начинают свою эволюцию как обнажившиеся вырожденные ядра красных гигантов, сбросивших свою оболочку — то есть в качестве центральных звезд молодых планетарных туманностей.
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 атмосфере белихпатуљци су дуго остали нејасни. Ико Ибен је 1984. године разматрао сценарије за „излазак“ белих патуљака из пулсирајућих црвених џинова смештених на асимптотској џиновској грани у различитим фазама пулсирања.
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 слој бљеска хелијума.
Фигура: 5. Планетарна маглина НГЦ 3132: двострука звезда у центру - аналог Сириуса
Како светлост белих патуљака може помоћи научницима?
- Планетарни системи
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.
Природно, било који предмет који се такође појавиблизу, раскомадаће екстремна гравитација белог патуљка, а његови фрагменти ће пасти на површину звезде, где ће се мешати са водоником и хелијумом шкољки.
Литијум, калцијум који се налази у патуљастим фотосферамаи натријум, док су магнезијум, калијум, хром и гвожђе такође пронађени у случају патуљака ЛХС 2534. Састав кластичног материјала који пада на проучаване беле патуљке обогаћен је литијумом и осиромашен калцијумом у поређењу са телима Сунчевог система и најближе се подудара са садржајем који се налази у земљиној копненој кори.
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.
Већина белих патуљака је такођевруће, а њихова јака светлост отежава уочавање било какве контаминације. Међутим, недавна мисија Гаиа помогла је мапирању десетина древних, хладних белих патуљака, а астрономи су пронашли јасне знакове планетарних костију у атмосфери ових звезда.
Фигура: 3. Популација белих патуљака у глобуларном звезданом јату НГЦ 6397. Плави квадратићи - хелијум бели патуљци, љубичасти кругови - „нормални“ бели патуљци са високим садржајем угљеника
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.
С обзиром на то да је родоначелник овог белогПатуљак би могао бити звезда масе 4,8 пута веће од масе Сунца, а идеја о формирању планета након смрти звезде сматрана је неуспешном, то доказује идеју да звезде спектралног типа Б чине планетарне система и опстати до фазе белог патуљка.
- Екопланетс
Поред тога, ВД Ј2317 + 1830 је један однајстарији системи где су могле да настану диференциране стеновите планете. Све ово омогућава наметање ограничења моделима планетарних формација до којих је изузетно тешко доћи посматрањем планета око звезда или дивова главног низа.
Како ово помаже?
По мнению ученых, открытие проливает свет на процессы, происходящие в нашей Вселенной, в которой за 13 млрд лет существования сменилось много поколений планетных систем.
Опширније
Погледајте слику Марса од 8 билиона пиксела
Научници су развили замену за теорију релативности. Шта је суштина „теорије свега“?
Научници су пронашли доказе о крижању модерних људи са неандерталцима