Beyaz cüceler nedir?
Beyaz cüceler, elektron-nükleer plazmadan oluşan yıldızlardır.
Bilinen en yakın beyaz cüce Sirius B'dir.8.6 ışıkyılı uzaklıkta yer almaktadır. Güneş'e en yakın yüz yıldız sistemi arasında sekiz yıldızın beyaz cüceler olduğu varsayılmaktadır. Şu anda, beyaz cüceler, çeşitli tahminlere göre, galaksimizin yıldız popülasyonunun% 3 ila 10'unu oluşturuyor (tahminin belirsizliği, uzaktaki beyaz cüceleri düşük parlaklıkları nedeniyle gözlemlemenin zorluğundan kaynaklanıyor).
Beyaz cüceler evrim sürecinde oluşurkütlesi nötron yıldızına dönüşmeye yetmeyen, yani yaklaşık 10 güneş kütlesini aşmayan yıldızlar ki bu da galaksimizde toplamın %97'sinden fazlasını oluşturur. Düşük veya orta kütleli bir ana dizi yıldızı, hidrojeni helyuma dönüştürmeyi tamamladığında genişleyerek bir kırmızı dev haline gelir.
Kırmızı dev termonükleer tarafından destekleniyorHelyumun karbon ve oksijene dönüşme reaksiyonları. Kırmızı devin kütlesi, çekirdeğin sıcaklığını, ortaya çıkan karbonu içeren termonükleer reaksiyonlar için gerekli seviyeye yükseltmek için yeterli değilse, yıldızın çekirdeğinde oksijenle birlikte birikir.
Yıldız, dış kabuğunu atarak bir gezegenimsi bulutsusu oluşturur ve yıldızın eski çekirdeği, karbon ve oksijenden oluşan beyaz bir cüce olur.
Beyaz cüce Sirius B (okla işaretlenmiş), parlak Sirius A'nın yanında. Fotoğraf Hubble Teleskobu
Beyaz cücelerin kökeni
Beyaz cücelerin oluşumunu açıklarken, anahtarİki fikir bir rol oynadı: astronom Ernst Epik'in, kırmızı devlerin nükleer yakıtın tükenmesinin bir sonucu olarak ana dizi yıldızlarından oluştuğu fikri ve astronom Vasily Fesenkov'un ana dizi yıldızlarının kütle kaybetmesi gerektiği varsayımı vb. kütle kaybının yıldızların evrimi üzerinde önemli bir etkisi olmalıdır. Bu varsayımlar tamamen doğrulandı.
- 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 azalabilir.
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.
Şekil: 8. Egzotik ikili sistem PSR J0348 + 0432, bir pulsar ve 2,5 saat içinde etrafında dönen beyaz bir cüceden oluşur
Beyaz cücelerin evrimi
Beyaz cüceler, kırmızı devlerin kabuklarını atmış, açıkta kalan yozlaşmış çekirdekleri olarak, yani genç gezegenimsi bulutsuların merkezi yıldızları olarak evrimlerine 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.
Beyazların atmosferlerinin bileşimindeki bu farklılığın nedenicüceler uzun süredir belirsiz kaldı. 1984'te Iko Iben, beyaz cücelerin farklı titreşim aşamalarında asimptotik dev dalda bulunan kırmızı devlerden "çıkış" senaryolarını değerlendirdi.
Geç aşama
Kırmızı devlerin evriminin son aşamasındaHelyum çekirdeğinin "tükenmesi" sonucu, on güneşe kadar kütleli, esas olarak karbon ve daha ağır elementlerden oluşan, içinde üçlü helyum reaksiyonunun olduğu dejenere olmayan bir helyum katmanı kaynağı ile çevrelenmiş dejenere bir çekirdek oluşur. meydana gelmek.
Buna karşılık, onun üstünde bir katman varBethe döngüsünün termonükleer reaksiyonlarının gerçekleştiği, hidrojeni helyuma dönüştüren, bir hidrojen kabuğuyla çevrelenmiş bir hidrojen kaynağı; dolayısıyla harici hidrojen katmanı kaynağı, helyum katmanı kaynağı için helyum "üreticisidir".
Bir katman kaynağındaki helyumun yanması aşağıdaki şartlara tabidir:aşırı yüksek sıcaklık bağımlılığı nedeniyle termal kararsızlık ve bu, helyumun yanma hızına kıyasla hidrojenin helyuma dönüşüm oranının daha yüksek olmasıyla daha da kötüleşir; Sonuç, helyumun birikmesi, dejenerasyon başlayana kadar sıkıştırılması, üçlü helyum reaksiyonunun oranında keskin bir artış ve gelişmedir.katman helyum flaşı.
Şekil: 5. Gezegenimsi bulutsu NGC 3132: merkezde bir çift yıldız - Sirius'un bir benzeri
Beyaz cücelerden gelen ışık bilim adamlarına nasıl yardımcı olabilir?
- Gezegen sistemleri
Yeni bir çalışmada, gökbilimciler öncülüğündeMark A. Hollands, bir yıldızın ölümünden sonra, bir gezegen sisteminin varlığına dair tüm kanıtların Galaksi haritasından kaybolmadığını gösteriyor.
Gezegenler sistemde kalırsa veya çıplakçekirdek, o zaman aralarındaki çekimsel etkileşim, parçaların sonunda ana yıldızın kalıntıları üzerine düşmesine neden olabilir. Beyaz cüce olarak adlandırılan bu yıldız kalıntısı, neredeyse tamamen karbon ve oksijenden oluşuyor ve yoğun fakat ince bir hidrojen ve helyum kabuğuyla çevreleniyor.
Doğal olarak, ortaya çıkan herhangi bir nesne deyakın, beyaz cücenin aşırı yerçekimi tarafından parçalara ayrılacak ve parçaları yıldızın yüzeyine düşecek ve burada kabukların hidrojen ve helyumuyla karışacaklar.
Cüce ışık kürelerinde bulunan lityum, kalsiyumve sodyum, ayrıca cüce LHS 2534 durumunda magnezyum, potasyum, krom ve demir de bulundu. Üzerinde çalışılan beyaz cücelerin üzerine düşen kırıntılı malzemenin bileşimi, lityum bakımından zenginleştirilmiştir ve güneş sisteminin gövdelerine kıyasla kalsiyum bakımından tükenmiştir ve en çok Dünya'nın anakara kabuğunda bulunan içeriğe uymaktadır.
Yıldıza çarptıktan sonra içerdiği elementlerYok edilen nesnenin lityum ve kalsiyum gibi bileşimi, benzersiz spektral özelliklere sahip kendi ışıklarını yaymaya başlar ve bunların net bir şekilde tanımlanmasına olanak tanır.
Beyaz cücelerin çoğu da öylesıcak ve parlak ışıkları herhangi bir kontaminasyonu görmeyi zorlaştırır. Bununla birlikte, son Gaia görevi düzinelerce antik, soğuk beyaz cücenin haritalanmasına yardımcı oldu ve gökbilimciler bu yıldızların atmosferlerinde gezegen kemiğinin net işaretlerini buldular.
Şekil: 3. Küresel yıldız kümesi NGC 6397'deki beyaz cücelerin popülasyonu. Mavi kareler - helyum beyaz cüceler, mor daireler - yüksek karbon içeriğine sahip "normal" beyaz cüceler
WD sistemi durumunda J2317+1830 fark edildiaşırı kızılötesi radyasyon, yıldız çevresindeki diskten cüceye devam eden enkaz birikimini gösterir ve toplam birikim hızının saniyede 3 × 106 gram olduğu tahmin edilir.
Bu beyazın öncüsününCüce, Güneş'in kütlesinin 4.8 katı kütleye sahip bir yıldız olabilir ve yıldızın ölümünden sonra gezegenlerin oluşumu fikri başarısız kabul edildi, bu, spektral B tipi yıldızların gezegeni oluşturduğu fikrini kanıtlıyor. sistemler ve bir beyaz cüce sahnesine kadar hayatta kalırlar.
- ötegezegen
Ek olarak, WD J2317 + 1830,farklılaşmış kayalık gezegenlerin oluşmuş olabileceği en eski sistemler. Tüm bunlar, gezegen oluşum modellerine, ana dizideki yıldızların veya devlerin etrafındaki gezegenlerin gözlemlerinden elde edilmesi son derece zor olan kısıtlamalar getirmeyi mümkün kılar.
Bu nasıl yardımcı olur?
Bilim insanlarına göre keşif ışık tutuyor13 milyar yıllık varoluş boyunca birçok nesil gezegen sisteminin değiştiği Evrenimizde meydana gelen süreçler hakkında.
Daha fazla oku
Mars'ın 8 trilyon piksellik bir görüntüsüne bakın
Bilim adamları, görelilik teorisinin yerini alacak bir şey geliştirdiler. "Her şeyin teorisi" nin özü nedir?
Bilim adamları, modern insanların Neandertallerle iç içe geçtiğine dair kanıt buldular