Beyaz cücelerin kökeni
Beyaz cücelerin oluşumunu açıklamada iki fikir önemli bir rol oynadı:
- Kırmızı devlerin üçlü helyum reaksiyonu ve izotermal çekirdekleri
Yıldızların evrimi sırasında anasekans, hidrojen “yanar” - helyum oluşumuyla nükleosentez (bkz. Bethe döngüsü). Bu tükenmişlik, yıldızın orta kısımlarında enerji salınımının durmasına, sıkışmasına ve buna bağlı olarak çekirdeğindeki sıcaklık ve yoğunluğun artmasına neden olur.
Yıldız çekirdeğindeki sıcaklık ve yoğunluktaki artışyeni bir termonükleer enerji kaynağının etkinleştirildiği koşullara yol açar: kırmızı devlerin ve süperdevlerin özelliği olan helyum yanması (üçlü helyum reaksiyonu veya üçlü alfa süreci).
- Kırmızı devler tarafından kütle kaybı ve kabuk dökülmesi
Kırmızı devlerde nükleer reaksiyonlar meydana gelmezyalnızca çekirdekte: çekirdekte hidrojen yanarken, helyum nükleosentezi yıldızın hala hidrojen açısından zengin bölgelerine yayılır ve hidrojen açısından fakir ve hidrojen açısından zengin bölgelerin sınırında küresel bir katman oluşturur.
Benzer bir durum üçlü helyum reaksiyonunda da ortaya çıkar: helyum çekirdekte yanarken, aynı zamanda helyumca fakir ve helyumca zengin bölgeler arasındaki sınırda küresel bir tabakada yoğunlaşır.
Böyle “çift katmanlı” yıldızların parlaklığıNükleosentez alanları önemli ölçüde artarak Güneş'in yaklaşık birkaç bin parlaklığına ulaşırken yıldız "şişerek" çapını Dünya'nın yörüngesinin boyutuna kadar artırır. Helyum nükleosentez bölgesi yıldızın yüzeyine yükselir: Bu bölgenin içindeki kütle oranı yıldızın kütlesinin ~%70'idir.
"Patlama"ya, yıldızın yüzeyinden oldukça yoğun bir madde akışı eşlik ediyor; öncül gezegenimsi bulutsular gibi nesneler gözleniyor.
Bu tür yıldızlar için kütle kaybının ve daha fazla zarf fırlatmasının kesin mekanizmaları hala belirsizdir, ancak zarf kaybına katkıda bulunabilecek aşağıdaki faktörlerin varsayılabilir:
- Son derece yüksek parlaklık nedeniyle, yıldızın dış katmanları üzerindeki radyasyon akısının ışık basıncı önemli hale gelir, bu da hesaplanan verilere göre birkaç bin yıl içinde zarfın kaybolmasına neden olabilir.
- Hidrojenin uzandığı bölgelerde iyonlaşması nedeniylefotosferin altında, güçlü konvektif kararsızlık gelişebilir. Güneş aktivitesi benzer bir yapıya sahiptir, ancak kırmızı devler söz konusu olduğunda, konvektif akışların gücü güneş akışını önemli ölçüde aşmalıdır.
- Genişletilmiş yıldız zarflarında,yıldızın termal rejimindeki bir değişikliğin eşlik ettiği güçlü salınım süreçlerine yol açan kararsızlıklar gelişir. İncirde. Şekil 4'te, yıldız tarafından fırlatılan maddenin yoğunluk dalgaları gözlemleniyor, bu da bu tür dalgalanmaların sonuçları olabilir.
- "İki katmanlı" termonükleer olan kırmızı devlerhidrojen ve helyum termonükleer kaynaklarının "değişmesi" ve yoğun kütle kaybının eşlik ettiği termal titreşimler, evrimlerinin geç bir aşamasında devlerin asimptotik dalına geçen kaynaklar tarafından gözlemlenir.
- Beyaz cücelerin kasılması
Teorisyenler genç beyazlarınEvrimin erken bir aşamasındaki cücelerin küçülmesi gerekir. Hesaplamalara göre, kademeli soğuma nedeniyle tipik bir beyaz cücenin yarıçapı, varlığının ilk milyon yılında birkaç yüz kilometre kadar azaltılabilir.
2017 yılında Rus astrofizikçilerP.K. Sternberg Moskova Devlet Üniversitesi Devlet Astronomi Enstitüsü, Rusya Bilimler Akademisi Astronomi Enstitüsü, A.I. Alikhanov Teorik ve Deneysel Fizik Enstitüsü ve Profesör Sergei Borisovich liderliğindeki Ulusal Astrofizik Enstitüsü (Milano) Popov, dünyada ilk kez, yarıçapı hızla azalan genç bir beyaz cücenin keşfini belgeledi.
Rus bilim adamları ve İtalyan asistanlarıPuppis takımyıldızında Dünya'dan iki bin ışıkyılı uzaklıkta bulunan HD49798/RX J0648.0-4418 ikili sisteminin X-ışını emisyonunu inceledi. Araştırma sonuçları dergide yayımlandıRoyal Astronomical Society'nin Aylık BildirimleriŞubat 2018'de
Beyaz cücelerin özellikleri
- Kimyasal bileşim
Bir beyaz cücenin kimyasal bileşimi, öncü yıldız içindeki termonükleer reaksiyonların sona erdiği aşamaya göre belirlenir.
Orijinal yıldızın kütlesi küçükse, 0,08-0,5 kütleHelyum yakmaya başlamak için yeterli olmayan güneş, daha sonra tüm hidrojen kaynağını tükettikten sonra, bu tür yıldızlar 0,5 güneş kütlesine sahip helyum beyaz cüceler haline gelir.
Orijinal yıldızın kütlesi 0,5-8 iseGüneş kütleleri, o zaman bu bir helyum parlaması için yeterlidir, yıldızın evrimi kırmızı dev aşamasında devam edecek ve ancak helyum yandıktan sonra duracaktır. Böyle bir yıldızın ortaya çıkan dejenere çekirdeği, 0.5-1.2 güneş kütlesine sahip bir karbon-oksijen beyaz cücesi olacaktır.
Orijinal yıldızın kütlesi 8-12 güneş kütlesi olduğunda,bu, karbonu yakmaya başlamak için yeterlidir, yıldızın evrimi daha da devam edecek ve içindeki karbon, özellikle neon ve magnezyum olmak üzere daha ağır elementlere işlenebilir. Ve sonra böyle bir yıldızın evrimindeki son aşaması, Chandrasekhar sınırına yakın bir kütleye sahip oksijen-neon-magnezyum beyaz cücenin oluşumu olabilir.
Beyaz cücelerin evrimi
Beyaz cüceler evrimlerine, kırmızı devlerin kabuklarını döken dejenere çekirdekleri olarak, yani genç gezegenimsi bulutsuların merkez yıldızları olarak başlarlar.
Genç gezegen çekirdeklerinin ışık kürelerinin sıcaklıklarıBulutsular son derece yüksektir - örneğin, bulutsu NGC 7293'ün merkez yıldızının sıcaklığı 90.000 K (soğurma çizgilerinden tahmin edilen) ile 130.000 K (X ışını spektrumundan tahmin edilmektedir) arasında değişmektedir. Bu sıcaklıklarda, sert ultraviyole ve yumuşak X-ışınları spektrumun çoğunu oluşturur.
Aynı zamanda gözlemlenen beyaz cücelerspektrumları ağırlıklı olarak iki büyük gruba ayrılır - beyaz cüce popülasyonunun ~%80'ini oluşturan, spektrumlarında helyum çizgileri bulunmayan "hidrojen" spektral sınıf DA ve hidrojen çizgileri olmayan "helyum" spektral sınıf DB spektrumda kalan %20'lik popülasyonun çoğunu oluşturur.
Beyaz atmosferlerin bileşimindeki bu farklılığın nedenicüceler uzun süre belirsiz kaldı. 1984 yılında Iko Iben, beyaz cücelerin, asimptotik dev dalındaki çeşitli titreşim aşamalarında titreşen kırmızı devlerden "çıkış"ına ilişkin senaryoları değerlendirdi.
Evrimin daha sonraki bir aşamasında, kırmızı devleron güneş kütlesine kadar, helyum çekirdeğinin "yanması" sonucunda, esas olarak karbon ve daha ağır elementlerden oluşan, dejenere olmayan bir helyum tabakası kaynağı ile çevrili, üçlü bir helyum reaksiyonunun gerçekleştiği dejenere bir çekirdek oluşur. yer.
Son derece kısa bir sürede (~ 30 yıl), parlaklıkhelyum kaynağının miktarı o kadar artar ki helyumun yanması konvektif moda geçer, tabaka genişler, hidrojen tabakası kaynağını dışarı iter, bu da soğumasına ve hidrojen yanmasının durmasına yol açar. Parlama sırasında fazla helyum yandıktan sonra, helyum tabakasının parlaklığı azalır, kırmızı devin dış hidrojen tabakaları sıkıştırılır ve hidrojen tabakası kaynağının yeni bir tutuşması meydana gelir.
Beyaz cüceleri içeren astronomik olaylar
Beyaz cücelerin radyasyonunun bir özelliğiX-ışını aralığı, onlar için X-ışını radyasyonunun ana kaynağının, onları "normal" yıldızlardan keskin bir şekilde ayıran fotosfer olduğu gerçeğidir: ikincisi, birkaç milyon Kelvin'e ısıtılmış bir X-ışını korona yayar ve sıcaklığı fotosfer X-ışınları yayamayacak kadar düşüktür.
Birikme olmadığında, beyaz parlaklık kaynağıcüceler bağırsaklarındaki iyonların termal enerjisinin deposudur, dolayısıyla parlaklıkları yaşa bağlıdır. Beyaz cücelerin soğumasıyla ilgili nicel bir teori 1940'ların sonlarında Profesör Samuel Kaplan tarafından oluşturuldu.
- İkili Sistemlerde Beyaz Cüceler Üzerindeki Toplama
İkili sistemde farklı kütlelerdeki yıldızların evrimi sırasındaSistemlerde bileşenlerin evrim hızları aynı değildir, daha büyük bir bileşen beyaz cüceye dönüşebilirken, daha az kütleli bir bileşen bu zamana kadar ana dizide kalabilir.
Buna karşılık, evrim sürecinde iniş sırasındaana diziden daha az kütleli bir bileşen ve onun kırmızı devler dalına geçişi olan evrimleşen bir yıldızın boyutu, Roche lobunu doldurana kadar büyümeye başlar.
- Beyaz cüceler üzerinde durağan olmayan yığılmaYoldaş büyük bir kırmızı cüce ise, cüce novaların (U Gem (UG) tipi yıldızlar) ve nova benzeri felaket değişken yıldızların ortaya çıkmasına neden olur.
- Güçlü beyaz cüceler üzerinde yığılmamanyetik alan beyaz cücenin manyetik kutuplarının bölgesine yönlendirilir ve cücenin manyetik alanının yakın kutup bölgelerinde toplanan plazmanın siklotron radyasyon mekanizması, görünür bölgede (kutuplar ve ara kutuplar) güçlü bir radyasyon polarizasyonuna neden olur. ).
- Hidrojen açısından zengin beyaz cüceler üzerinde yığılmamadde yüzeyde birikmesine (esas olarak helyumdan oluşur) ve helyum füzyon reaksiyonunun sıcaklıklarına ısınmasına yol açar; bu, termal kararsızlığın gelişmesi durumunda, yeni bir yıldızın patlaması olarak gözlenen bir patlamaya yol açar.
- Yeterince uzun ve yoğun yığılmabüyük bir beyaz cüce, kütlesinin Chandrasekhar sınırını aşmasına ve bir tip Ia süpernova olarak gözlemlenen bir termonükleer patlamaya yol açar.Böyle bir olayın bir örneği, SN 1572 süpernova patlamasıdır.
Beyaz cüce disklerin oluşumu
ABD Gezegen Bilimi Enstitüsü'ndeki bilim insanları karara vardıBeyaz cücelerin etrafındaki enkaz disklerinin oluşumunu çevreleyen gizem. Bu disklerin kırmızı dev aşamasından yalnızca 10-20 milyon yıl sonra ortaya çıktığı biliniyor.
Kırmızı dev evresi sırasında yıldız, kütlesinin önemli bir kısmını kaybederek, karbon-oksijen beyaz cücesi haline gelir; bu cüce, yaklaşık olarak Dünya büyüklüğünde ve Güneş'in kütlesinin yarısı kadardır.
Bu zamanda, kalan gezegenlerin yörüngeleridengesizleşir ve asteroitler beyaz cüceye doğru fırlatılır. Çok yaklaştıklarında, yıldızın gelgit kuvvetleri onları toza çevirir. Genç beyaz cücelerin hızla disk oluşturmaları beklenir, ancak durum böyle değildir.
Gecikmenin tam olarak şu şekilde açıklandığı ortaya çıktı:beyaz cücelerin sıcaklığı. O kadar sıcaklar ki, herhangi bir toz hızla buharlaşacak ve dağılacaktır. Bu buharlaşma ancak beyaz cücenin yüzey sıcaklığı yaklaşık 27 bin Kelvin'e düştüğünde durur. Bu, gözlemsel verilerle tutarlıdır: Cücelerde sıcaklıkları kritik olanın altında diskler bulunmuştur.
Daha fazla oku:
Çin'de güçlü bir sinir ağı oluşturuldu: analoglardan 10 kat daha üretken
Fizikçiler, Big Bang'den sonra ortaya çıkan ilk maddeyi yeniden yarattılar.
Küçük hidrojen motoru fosil yakıtlı muadillerinin yerini alıyor