Белые карлики представляют собой звезды, состоящие из электронно-ядерной плазмы, которые светятся благодаря своей тепловой энергии и постепенно остывают в течение миллиардов лет. В этой статье мы рассмотрим основные аспекты белых карликов, их образование, свойства и что произойдет, когда они полностью остынут. Узнайте больше на NOCFN.
Cодержание
Введение
Белые карлики представляют собой звезды, состоящие из электронно-ядерной плазмы, которые светятся благодаря своей тепловой энергии и постепенно остывают в течение миллиардов лет. В этой статье мы рассмотрим основные аспекты белых карликов, их образование, свойства и что произойдет, когда они полностью остынут.
Образование белых карликов
Белые карлики образуются в процессе эволюции звезд, чья масса недостаточна для превращения в нейтронную звезду. Когда звезда главной последовательности малой или средней массы заканчивает превращение водорода в гелий, она становится красным гигантом. В ходе этого процесса ядро звезды накапливает углерод и кислород. После сброса внешней оболочки звезда превращается в белого карлика, состоящего из углерода и кислорода.
В зависимости от исходной массы звезды, термоядерные реакции также могут остановиться на гелии или неоне, что приведет к образованию белых карликов, состоящих соответственно из гелия или кислорода, неона и магния.
Свойства белых карликов
Белые карлики представляют собой компактные звезды с массами, сравнимыми или превышающими массу Солнца, но с радиусами в 100 раз меньшими. Их светимость также значительно ниже светимости Солнца. Средняя плотность вещества в белых карликах в пределах их фотосферы достигает значений от 105 до 109 г/см³, что в миллион раз выше плотности звезд главной последовательности.
См. также
Будущее остывающих белых карликов
Как и другие звезды, белые карлики постепенно остывают, теряя свою тепловую энергию. Однако, на данный момент астрономы не наблюдали ни одного погасшего белого карлика, так как Вселенная слишком молода и эти звезды просто не успели остыть. Свечение мертвых остатков звезды длится настолько долго, что вокруг них гипотетически могут вращаться даже планеты.
Однако, когда все резервы тепла будут исчерпаны, белый карлик полностью остынет и перестанет светиться. Этот процесс займет очень длительное время, и он наступит только через много миллиардов лет. В этот момент белый карлик превратится в холодный черный карлик.
Заключение
Белые карлики представляют собой финальную стадию эволюции звезд, чья масса недостаточна для превращения в нейтронную звезду. Они остывают в течение миллиардов лет, пока не переходят в состояние холодного черного карлика. Их свойства и будущее являются предметом интереса для астрофизиков, и дальнейшие исследования помогут нам лучше понять процессы, происходящие в этих звездах.
Что нам скажет Википедия?
Белые карлики образуются в процессе эволюции звёзд, чья масса недостаточна для превращения в нейтронную звезду, а именно не превышает около 10 масс Солнца, каковых в нашей галактике более 97 % от общего количества. Когда звезда главной последовательности малой или средней массы заканчивает превращение водорода в гелий, она расширяется, становясь красным гигантом. Красный гигант поддерживается термоядерными реакциями превращения гелия в углерод и кислород. Если масса красного гиганта оказывается недостаточной для подъёма температуры ядра до уровня, необходимого для термоядерных реакций с участием полученного углерода, происходит его накопление в ядре звезды, вместе с кислородом. Звезда сбрасывает внешнюю оболочку, формируя планетарную туманность, а бывшее ядро звезды становится белым карликом, состоящим из углерода и кислорода.
В зависимости от исходной массы звезды, термоядерные реакции также могут остановиться на гелии (для звёзд с очень малой массой, характерных для двойных звёздных систем) или на неоне (для звёзд массой от 8 до 10,5 солнечных), что приведёт к образованию белых карликов, состоящих соответственно из гелия или кислорода, неона и магния.
Сформировавшиеся белые карлики представляют собой компактные звёзды с массами, сравнимыми или более, чем масса Солнца, но с радиусами в 100 раз меньшими и, соответственно, болометрическими светимостями в ~10 000 раз меньше солнечной. Средняя плотность вещества белых карликов в пределах их фотосфер составляет 105—109 г/см³, что почти в миллион раз выше плотности звёзд главной последовательности.
Решение Фаулера объяснило внутреннее строение белых карликов, но не механизм их происхождения. В объяснении генезиса белых карликов ключевую роль сыграли две идеи: мысль астронома Эрнста Эпика, что красные гиганты образуются из звёзд главной последовательности в результате выгорания ядерного горючего, и предположение астронома Василия Фесенкова, сделанное вскоре после Второй мировой войны, что звёзды главной последовательности должны терять массу, и такая потеря массы должна оказывать существенное влияние на эволюцию звёзд. Эти предположения полностью подтвердились.
В процессе эволюции звёзд главной последовательности происходит «выгорание» водорода — нуклеосинтез с образованием гелия. Такое выгорание приводит к прекращению энерговыделения в центральных частях звезды, сжатию и, соответственно, к повышению температуры и плотности в её ядре. Рост температуры и плотности в звёздном ядре ведёт к условиям, в которых активируется новый источник термоядерной энергии: выгорание гелия, характерное для красных гигантов и сверхгигантов. При температурах порядка 108 К кинетическая энергия ядер гелия становится достаточно высокой для преодоления кулоновского барьера и происходит тройная гелиевая реакция. Тройная гелиевая реакция характеризуется значительно меньшим энерговыделением, чем цикл Бете, и её скорость достаточна для достижения нового гидростатического равновесия в ядре звезды.
