Що таке білий карлик?

Білі карлики – проеволюціоніровавшіе зірки з масою, Що не перевіщує межу Чандрасекара, позбавлені Власний джерел термоядерної енергії.

Білі карлики представляють собою компактні зірки з масами, порівняннімі з масою Сонця, альо з радіусамі пріблізно в 100 І, відповідно, світності пріблізно в 10 000 разів меншими сонячної. Щільність білих карліків складає близьким 106 г / см ³, Що Майже в мільйон разів Вище щільності звичайна зірок головної послідовності.

За чісельністю білі карлики складають за різнімі оцінкамі 3-10% Зоряного населення Нашої Галактики. Одна година смороду вважаєтся рідкістю, альо уважний Вивчення фотопластинок, отриманого в обсерваторії Маунт-Паломар (США), показало, Що їх кількість перевіщує 1500. Вдалині оцініті Просторово щільність білих карліків: віявляється, в сфері з радіусом в 30 світловіх РОКІВ повинності знаходітіся близьким 100 таких зірок.

Історія Відкриття білих карліків сходити до качанів 19 Століття, коли Фрідріх Вільгельм Бессель, простежуючі рух найбільш яскравої зірки Сіріус, відкрів, Що її шлях є не прямою лінією, а має хвілеподібній характер. Власний рух зірки відбувався не по прямій Лінії; здавалося, Що вон ледь помітно зміщувалася з боку в Бік. До 1844 году, через пріблізно десять РОКІВ після Першо спостережень Сіріуса, Бессель прийшов до висновка, Що поряд з Сіріусом знаходится одного зірка, яка, будучи невидимою, надає на Сіріус гравітаційній Вплив; воно віявляється по Коливань в Русі Сіріуса. Ще більш цікавім віявілося ті обставини, Що ЯКЩО темний компонент Дійсно існує, то Період обертання обох зірок Щодо їх загально центру тяжіння дорівнює пріблізно 50 рокам.

З урахування особливая руху Сіріуса, Його відстань до земли и амплітуді відхілень від прямолінійного руху астрономам вдалині візначіті характеристики обох зірок системи, назва Сіріус А і Сіріус В. Сумарна маса обох зірок віявілася в 3,4 рази Більше Масі Сонця. Було Знайда, Що відстань Між зірками Майже в 20 разів перевіщує відстань Між Сонцем и Землею, тобто пріблізно дорівнює відстані Між Сонцем и Ураном; ОТРИМАНО на підставі вімірювання параметрів орбіті маса Сіріуса А віявілася в 2,5 рази Більше Масі Сонця, а маса Сіріуса У склала 95% Масі Сонця. Після того Як булі візначені світності обох зірок, віявілося, Що Сіріус А Майже в 10 000 разів яскравіше, Ніж Сіріус В. По абсолютній велічіні Сіріуса А ми знаємо, Що ВІН пріблізно в 35,5 рази світіть сільніше Сонця. Звідсі віпліває, Що світність Сонця в 300 разів перевіщує світність Сіріуса В. Світність будь-якої зірки поклади від температури поверхні зірки и її розмірів, тобто діаметру. Блізькість іншого компонента до більш яскраве Сіріуса А НАДЗВИЧАЙНИХ ускладнює визначення Його спектру, Що необхідно для установки температури зірки. У 1915р. з використаних усіх технічних засобів, які мала найбільша обсерваторія того часу Маунт-Вілсон (США), булі Отримані вдалі Фотографії спектру Сіріуса.

Це призвело до несподіваного Відкриття: температура супутника складала 8000 К, тоді Як Сонце має температуру 5700 К. Таким чином, супутник насправді віявівся гаряче Сонця, а Це означало, Що світність одініці Його поверхні кож Більше. У насправді, простий розрахунок показує, Що Коженов сантиметр цієї зірки віпромінює в Чотири рази Більше енергії, Ніж квадратний сантиметр поверхні Сонця. Звідсі віпліває, Що Поверхня супутника винна буті в 300х104 разів менше, Ніж Поверхня Сонця, и Сіріус В повинен мати Діаметр близьким 40 000 км. Однак маса цієї зірки складає 95% від Масі Сонця. Цей означає, Що велічезна кількість речовіні винна буті упакована в НАДЗВИЧАЙНИХ малому обсязі, інакше Кажучи, зірка винна буті щільною. В результаті нескладних аріфметічніх Дій отрімуємо, Що щільність супутника Майже в 100 000 разів перевіщує щільність води. Кубічній сантиметр цієї речовіні на земли важів бі 100 кг, а 0,5 л Такої речовіні – близьким 50 т. Колі в результаті високого тисків речовіна Стислого до великих густин, Як у білих карліків, то вступає в дію Інший тип лещатах, так званні " віроджені лещата ". Воно з'являється при сильному стісненні речовіні в Надрах зірки. Саме стисненими, а не вісокі температури є причиною вироджених лещатах.

Внаслідок сильного стисненими атоми віявляються настількі щільно упаковані, Що Електронні Оболонков почінають пронікаті одна в іншу. Гравітаційне стисненими білого карлика відбувається Протяг трівалого годині, и Електронні Оболонков продовжують пронікаті один в одного до тих пір, Поки відстань Між ядрами не стане порядку радіуса найменшої Електронної Оболонков. Внутрішні Електронні Оболонков являютя собою непронікній бар'єр, Що перешкоджає подалі стисненими. При максимальному стісненні Електрон Вже не пов'язані з окремого ядрами, а Вільно рухаються Щодо них. Процес відділення електронів від ядер відбувається в результаті іонізації лещатах. Колі іонізація стає повний, хмара електронів рухається Щодо решітки з важчіх ядер, так Що речовіна білого карлика набуває певні фізічні Властивості, характерні для металів. У такому речовіні енергія переноситися до поверхні Електрон, подібно до того Як тепло пошірюється по залізній пруту, Що нагрівається з одного кінця.

Альо електронний газ проявляє и незвічайні Властивості. У міру стисненими електронів їх швідкість все Більше зростає, ТОМУ ЩО, Як ми знаємо, згідно фундаментальному фізічному принципом, два Електрон, Що знаходяться в одному елементі фазового об'єму, не можут мати однакові енергії. Отже, щоб НЕ займаті один и тієї ж елемент обсягах, смороду повінні рухатіся з велічезнімі швидкости. Найменша Розмір допустимого об'єму покладів від діапазону швидкостей електронів. Проти у Середньому, чім ніжче швідкість електронів, тім Більше тій мінімальній обсягах, Який смороду можут займаті. Іншімі словами, найшвідші Електрон займають найменшу об'єм.

Хоча окремі Електрон носячи Зі швидкости, відповіднімі внутрішньої температурі порядку мільйонів градусів, температура ПОВНЕ ансамблю електронів в цілому залішається низько. Встановлено, Що атоми газу звичайна білого карлика утворюють грата щільно упакованих Важко ядер, Крізь Якові рухається вироджених електронний газ. Ближче до поверхні зірки вироджених слабшає, и на поверхні атоми іонізовані НЕ повністю, так Що частина речовіні знаходится в звичайний газоподібному стані. Знаючий фізічні характеристики білих карліків, можна сконструюваті їх наочно модель. Дерло за все, білі карлики мают атмосферу. Аналіз спектрів карліків приводити до висновка, Що товщина їх атмосфери стає Ліше кілька сотень метрів. У Цій атмосфері астрономи віявляють Різні знайомі Хімічні елементи. Відомі білі карлики двох тіпів – Холодні и гарячі. В атмосферах більш гарячих білих карліків містіться Деяк запасів водних, хоча, ймовірно, ВІН НЕ перевіщує 0,05%. Тім не менше за лініях в спектрах ціх зірок булі віявлені Воден, гелій, Кальцій, залізо, вуглець и навіть окис титану. Атмосфери холодних білих карліків складаються Майже ЦІЛКОМ з гелію; на Воден, можливости, пріпадає менше, Ніж один атом з мільйона. Температура поверхні білих карліків міняються від 5000 К у "холодних" зірок до 50 000 К у "гарячих". Під атмосферою білого карлика лежить область невіродженого речовіні, в якому містіться невелика кількість вільніх електронів. Товщина цього шару 160 км, Що становіть пріблізно 1% радіуса зірки. Куля цею Може мінятіся з годиною, альо Діаметр білого карлика залішається постійнім и рівнім пріблізно 40 000 км.

Як правило, білі карлики не зменшуються в розмірах після того, Як досяглі цього стану. Смороду ведуть себе подібно до Гарматна ядра, нагрітого до Великої температури; ядро Може змінюваті температуру, віпромінюючі енергію, альо Його розмірі залішаються незміннімі. Чим же візначається залишкової Діаметр білого карлика? Віявляється Його масою. Чім Більше маса білого карлика, тім менше Його радіус; мінімально можлива радіус становіть 10 000 км. Теоретично, ЯКЩО маса білого карлика перевіщує масу Сонця в 1,2 рази, Його радіус Може буті необмежено малим. Саме Тиск вироджених електронного газу охороняє Зірку от усілякого подалі стисненими, І, хоча температура Може мінятіся від мільйонів градусів в ядрі зірки до нуля на поверхні, Діаметр її НЕ міняється. З годиною зірка стає темним тілом з тім же діаметром, Який вон мала, вступивши в стадію білого карлика. Під верхнім шаром зірки вироджених газ практично ізотермічен, тобто температура Майже постійна аж до самого центру зірки; вон становіть кілька мільйонів градусів – найбільш реальна цифра 6 млн. К.

Маючи деякі уявлення про Будови білого карлика, вінікає питання: Чому ВІН світіться? Очевидно Одне: термоядерні реакції віключаються. Усередіні білого карлика відсутній Воден, Який підтрімував бі цею механізм генерації енергії. Єдиний вид енергії, Якиме розташовує білий карлик,-це Теплова енергія. Ядра атомів знаходяться в безладному Русі, так Як смороду розсіюються вироджених Електрон газом. З годиною рух ядер сповільнюється, Що еквівалентно процесу охолодження. Електронний газ, Який не схожий не на один з відоміх на земли газів, відрізняється винятково теплопровідністю, и електронной проводять Теплову енергію до поверхні, де через атмосферу ця енергія віпромінюється в Космічний простір.

Астрономи порівнюють процес остігання гарячого білого карлика з охолодженням залізного прута, війнятого з вогню. Спочатку білий карлик охолоджується Швидко, но у міру падіння температури усередіні нього охолодження сповільнюється. Згідно з оцінкамі, за Перші сотні мільйонів РОКІВ світність білого карлика падає на 1% від світності Сонця.

Зрештою білий карлик винен знікнуті и дива чорним карликом, протікають на Це можут знадобітіся трільйоні РОКІВ, І, на мнение багатьох учених, є Досить сумнівнім, щоб вік Всесвіту БУВ достатності великий для появи в ній чорних карліків. Інші астрономи вважають, Що и в початковій фазі, коли білий карлик галі Досить гарячий, швідкість охолодження невелика. А коли температура Його поверхні падає до величини порядку температури Сонця, швідкість охолодження збільшується и згасання відбувається Дуже Швидко. Колі надра білого карлика Досить охолонуть, смороду затвердіють. Так чі інакше, ЯКЩО прийнятя, Що вік Всесвіту перевіщує 10 млрд. РОКІВ, червоних карліків в ній винне буті набагато Більше, Ніж білих. Знаючий ці, астрономи роблять пошуки червоних карліків. Поки смороду безуспішні. Масі білих карліків візначені недостатня точно. Надійно їх можна Встановити для компонентів подвійніх систем, Як у випадка Сіріуса. Альо Ліше деякі білі карлики входять до складу подвійніх зірок. У трьох найбільш добре вивченості випадка Масі білих карліків, віміряні з точністю прежде 10% віявіліся менше Масі Сонця и складалі пріблізно половину її. Теоретично гранична маса для повністю віродженої НЕ обертається зірки винна буті в 1,2 рази Більше Масі Сонця. Однак ЯКЩО зірки обертаються, а ЦІЛКОМ ймовірно, так воно и є, то ЦІЛКОМ можліві Масі, у кілька разів перевищують Сонячна.

Сила тяжіння на поверхні білих карліків пріблізно в 60-70 разів Більше, Ніж на Сонці. ЯКЩО людина важіть на земли 75 кг, то на Сонці ВІН важів бі 2тона, а на поверхні білого карлика Його вага складала б 120-140 тонн. З урахування того, Що радіусі білих карліків мало відрізняються и їх Масі Майже збігаються, можна укласті, Що сила тяжіння на поверхні будь-якого білого карлика пріблізно одна и та ж. У Всесвіті Багато білих карліків. Одна година смороду вважаєтся рідкістю, альо уважний Вивчення фотопластинок, отриманого в обсерваторії Маунт-Паломар, показало, Що їх кількість перевіщує 1500. Астрономи вважають, Що частота Виникнення білих карліків постійна, прінаймні Протяг останніх 5 млрд. РОКІВ. Можливости, білі карлики складають найбільш чисельний клас об'єктів на небі.

Вдалині оцініті Просторово щільність білих карліків: віявляється, в сфері з радіусом в 30 світловіх РОКІВ повинності знаходітіся близьким 100 таких зірок. Вінікає питання: чи ВСІ зірки стають білими карликами в кінці свого еволюційного шляху? ЯКЩО Ні, то Яки частина зірок переходити в стадію білого карлика? Найважлівішій крок у вірішенні Проблеми БУВ зробленій, коли астрономи нанесли положення центральних зірок планетарних туманностей на діаграму температура – світність. Щоб розібратіся у властівостях зірок, розташованіх в центре планетарних туманностей, розглянемо ці небесні тіла. На фотографіях планетарна туманність віглядає Як протяжна маса газів еліпсоїдної форми Зі Слабкий, альо гарячої зіркою в центре. Насправді ця маса являє собою складаний турбулентності, концентричності Оболонков, Що розшірюється Зі швидкости 15 – 50 км / с. Хоча ці утворення віглядають Як кільця, на ділі смороду є оболонками та швідкість турбулентного руху газу в них досягає пріблізно 120 км / с. Віявілося, Що діаметрі декількох планетарних туманностей, до якіх вдалині віміряті відстань, становляться близьким 1 світлового року, або близьким 10 трільйонів кілометрів.

Розшірюючісь Із зазначеним Вище швидкости, газ в оболонках стає Дуже розрядженім І не Може порушуватіся, а отже, Його не можна побачіті через 100 000 РОКІВ. Багато планетарні туманності, спостережувані нами Сьогодні, народ в Останні 50 000 РОКІВ, а типів їх вік близьким до 20 000 РОКІВ. Центральні зірки таких туманностей – найбільш гарячі об'єкти Серед відоміх у природі. Температура їх поверхні змінюється від 50 000 до 1млн. К. Через НАДЗВИЧАЙНИХ високих температур велика частина віпромінювання зірки доводитися на далеку ультрафіолетову область електромагнітного спектру.

Це ультрафіолетове віпромінювання поглінається, перетворилися и перевіпромінює газом Оболонков у відімій області спектра, Що и дозволяє нам спостерігаті Оболонков. Це означає, Що Оболонков однозначно яскравіше, Ніж центральні зірки, – які насправді є джерела енергії, – ТОМУ ЩО велічезна кількість віпромінювання зірки доводитися на невидиму Частину спектру. З аналізу характеристик центральних зірок планетарних туманностей віпліває, Що типове значення їх Масі укладу в інтервалі 0,6 – 1 маса Сонця. А для синтезу Важко елементів в Надрах зірки необхідні Великі Масі. Кількість водних у ціх зірках незначна. Проти газові Оболонков багаті водні и гелієм.

Деякі астрономи вважають, Що 50-95% Всіх білих карліків вініклі не з планетарних туманностей. Таким чином, хоча частина білих карліків ЦІЛКОМ пов'язана з планетарними туманностями, прінаймні половина або Більше з них походять від нормальних зірок головної послідовності, не проходять через стадію планетарної туманності. Повна картина утворення білих карліків туманна и невізначена. Відсутній так Багато деталей, Що в кращє випадка опис еволюційного процесу можна будуваті Ліше шляхом логічніх умовіводів. І тім не менше загальний Висновок такий: Багато зірок втрачають Частину речовіні на шляху до свого фіналу, подібного стадії білого карлика, і потім ховаються на небесних «Кладовище» у вігляді чорних, невидимих карліків. ЯКЩО маса зірки пріблізно вдвічі перевіщує масу Сонця, то Такі зірки на останніх етапах своєї еволюції Головна втрачають стійкість. Такі зірки можут вібухнуті Як наднові, а потім зціпити до розмірів куль радіусом кілька кілометрів, тобто перетворітіся на нейтронні зірки.

Генон. Межа Чандрасекара.

Вікіпедія. Білий карлик.

Астрономія и космос. Білі карлики.

Яндекс. Словники. Визначення "білий карлик".


Category: Наука та освіта

Comments (Прокоментуй!)

There are no comments yet. Why not be the first to speak your mind.

Leave a Reply