Vad är vita dvärgar?
Vita dvärgar är stjärnor som består av elektron-kärnplasma, utan
Den närmaste kända vita dvärgen är Sirius B,ligger 8,6 ljusår bort. Det antas att åtta stjärnor är vita dvärgar bland de hundra närmaste stjärnsystemen nära solen. För närvarande utgör vita dvärgar, enligt olika uppskattningar, mellan 3 och 10% av stjärnpopulationen i vår galax (osäkerheten i uppskattningen beror på svårigheten att observera avlägsna vita dvärgar på grund av deras låga ljusstyrka).
Vita dvärgar bildas under evolutionsprocessenstjärnor vars massa är otillräcklig för att förvandlas till en neutronstjärna, nämligen inte överstiger cirka 10 solmassor, vilket i vår galax utgör mer än 97% av totalen. När en huvudsekvensstjärna med låg eller medelstor massa slutar smälta väte till helium expanderar den till en röd jätte.
Den röda jätten stöds av termonukleärreaktioner för att omvandla helium till kol och syre. Om massan av en röd jätte är otillräcklig för att höja temperaturen i kärnan till den nivå som krävs för termonukleära reaktioner som involverar det resulterande kolet, ackumuleras det i stjärnans kärna, tillsammans med syre.
Stjärnan tappar sitt yttre skal och bildar en planetarisk nebulosa och den tidigare kärnan i stjärnan blir en vit dvärg av kol och syre.
Vit dvärg Sirius B (markerad med en pil) bredvid den ljusa Sirius A. Foto av Hubble-teleskopet
Ursprunget till vita dvärgar
När man förklarar tillkomsten av vita dvärgar, nyckelnTvå idéer spelade en roll: astronomens Ernst Epiks idé att röda jättar bildas av huvudsekvensstjärnor som ett resultat av utbrändheten av kärnbränsle, och antagandet av astronomen Vasily Fesenkov att huvudsekvensstjärnor ska förlora massa och sådant en förlust av massa borde ha en betydande inverkan på stjärnornas utveckling. Dessa antaganden bekräftades helt.
- Sammandragning av vita dvärgar
Teoretiker förutspådde att unga vitadvärgar i ett tidigt skede av evolutionen bör krympa. Enligt beräkningar, på grund av gradvis avkylning, kan radien för en typisk vit dvärg minska med flera hundra kilometer under de första miljoner åren av dess existens.
År 2017 ryska astrofysiker frånStatens astronomiska institut uppkallat efter P.K. Sternberg Moscow State University, Institutet för astronomi vid Ryska vetenskapsakademin, Institutet för teoretisk och experimentell fysik uppkallat efter A.I. Alikhanov och National Institute of Astrophysics (Milano) under ledning av professor Sergei Borisovich Popov, för första gången i världen, dokumenterade upptäckten av en ung vit dvärg, mycket snabbt minskande radie.
Ryska vetenskapsmän och deras italienska assistenterstuderade röntgenstrålningen från det binära systemet HD49798/RX J0648.0-4418, beläget i stjärnbilden Puppis på ett avstånd av två tusen ljusår från jorden. Forskningsresultaten publicerades i tidskriftenMånadsvisa meddelanden från Royal Astronomical Societyi februari 2018.
Fikon. 8. Exotiskt binärt system PSR J0348 + 0432, bestående av en pulsar och en vit dvärg som kretsar kring den på 2,5 timmar
Utvecklingen av vita dvärgar
Vita dvärgar börjar sin evolution som de exponerade degenererade kärnorna av röda jättar som har fällt sitt skal - det vill säga som de centrala stjärnorna i unga planetariska nebulosor.
Temperaturerna på fotosfärerna i kärnorna hos unga planetariskanebulosor är extremt höga - till exempel varierar temperaturen för den centrala stjärnan i nebulosan NGC 7293 från 90 000 K (beräknad från absorptionslinjer) till 130 000 K (beräknad från röntgenspektrum). Vid dessa temperaturer är det mesta av spektrumet hårda ultravioletta och mjuka röntgenstrålar.
Samtidigt, de observerade vita dvärgarna i sinaspektra är övervägande uppdelade i två stora grupper - "väte" spektralklass DA, i vars spektra det inte finns några heliumlinjer, som utgör ~80% av populationen av vita dvärgar, och "helium" spektralklass DB utan vätelinjer i spektrat, som utgör de flesta av de återstående 20% populationerna.
Anledningen till denna skillnad i sammansättningen av de vita atmosfärernadvärgar har länge varit oklara. 1984 övervägde Iko Iben scenarier för "utgången" av vita dvärgar från pulserande röda jättar belägna på den asymptotiska jättegrenen vid olika pulsationsfaser.
Sen skede
I ett sent skede av evolutionen i röda jättar medmed massor av upp till tio solceller, som ett resultat av heliumkärnans "utbränning" bildas en degenererad kärna, huvudsakligen bestående av kol och tyngre grundämnen, omgiven av en icke degenererad heliumlagerkälla, i vilken en trippel heliumreaktion inträffar.
I sin tur finns det ett lager ovanför deten vätekälla i vilken termonukleära reaktioner av Bethe-cykeln äger rum, omvandlar väte till helium, omgiven av ett väteskal; sålunda är den externa väteskiktskällan helium "producenten" för heliumskiktskällan.
Heliumförbränning i en lagerkälla är föremål förtermisk instabilitet på grund av extremt hög temperaturberoende, och detta förvärras av den högre omvandlingshastigheten för väte till helium jämfört med graden av heliumutbränning; resultatet är ackumulering av helium, dess kompression tills degenerering börjar, en kraftig ökning av hastigheten för trippelheliumreaktionen och utvecklingenlager helium flash.
Fikon. 5. Planetnebula NGC 3132: en dubbel stjärna i mitten - en analog av Sirius
Hur kan ljus från vita dvärgar hjälpa forskare?
- Planetära system
I en ny studie har astronomer under ledning avMark A. Hollands visar att efter en stjärnas död försvinner inte alla bevis på existensen av ett planetsystem från galaxens karta.
Om planeter förblir i systemet eller deras naknakärnor, då kan gravitationsinteraktionen mellan dem göra att fragmenten så småningom faller på resterna av moderstjärnan. Denna rest av en stjärna, som kallas en vit dvärg, består nästan uteslutande av kol och syre, omgiven av ett tätt men tunt skal av väte och helium.
Naturligtvis alla föremål som kommer upp ocksånära, kommer att rivas i bitar av den vita dvärgens extrema tyngdkraft, och dess fragment kommer att falla på stjärnans yta, där de kommer att blandas med vätgas och helium från skalen.
Litium, kalcium som finns i dvärgfotosfäreroch natrium, medan magnesium, kalium, krom och järn också hittades i fallet med dvärgen LHS 2534. Sammansättningen av det klastiska materialet som faller på de studerade vita dvärgarna berikas i litium och tappas ut i kalcium i jämförelse med solsystemets kroppar och matchar närmast innehållet som finns i jordens jordskorpa.
Efter att ha träffat stjärnan ingår elementen isammansättningen av det förstörda föremålet, såsom litium och kalcium, börjar avge sitt eget ljus med unika spektrala egenskaper, vilket gör att de entydigt kan identifieras.
De flesta vita dvärgar är ocksåhett och deras starka ljus gör det svårt att se någon förorening. Men det senaste Gaia-uppdraget hjälpte till att kartlägga dussintals gamla, svala vita dvärgar, och astronomer har upptäckt tydliga tecken på planetben i atmosfären hos dessa stjärnor.
Fikon. 3. Befolkning av vita dvärgar i det globulära stjärnklustret NGC 6397. Blå rutor - heliumvita dvärgar, lila cirklar - "normala" vita dvärgar med högt kolinnehåll
I fallet med WD-systemet märktes J2317+1830överskott av infraröd strålning, vilket indikerar pågående ansamling av skräp från den cirkumstellära skivan till dvärgen, med en total ansamlingshastighet som uppskattas till 3 × 106 gram per sekund.
Med tanke på att förfäder till denna vitaDvärgen kan vara en stjärna med en massa av 4,8 gånger solens massa, och idén om bildandet av planeter efter stjärnans död erkändes som misslyckad, detta bevisar idén att stjärnor av spektraltyp B bildar planetsystem och överleva till en vit dvärg.
- exoplaneter
Dessutom är WD J2317 + 1830 en avde äldsta systemen där differentierade steniga planeter kunde ha bildats. Allt detta gör det möjligt att införa begränsningar för planetformationsmodeller som är extremt svåra att få från observationer av planeter runt huvudseriens stjärnor eller jättar.
Hur hjälper det?
Enligt forskare kastar upptäckten ljusom de processer som sker i vårt universum, där många generationer av planetsystem har förändrats under 13 miljarder år av existens.
Läs mer
Titta på en bild på 8 biljoner pixlar av Mars
Forskare har utvecklat en ersättning för relativitetsteorin. Vad är kärnan i "alltingsteorin"?
Forskare har hittat bevis för att mänskliga människor har blivit uppfödda med neandertalare