Ang
White dwarf ay isang bituin na karaniwan sa ating espasyo. Tinatawag ito ng mga siyentipiko na resulta ng ebolusyon ng mga bituin, ang huling yugto ng pag-unlad. Sa kabuuan, mayroong dalawang senaryo para sa pagbabago ng isang stellar body, sa isang kaso ang huling yugto ay isang neutron star, sa isa naman ay isang black hole. Ang mga dwarf ay ang huling hakbang sa ebolusyon. Mayroon silang mga planetary system sa paligid nila. Natukoy ito ng mga siyentipiko sa pamamagitan ng pagsusuri sa mga specimen na pinayaman ng metal.
Background
Ang
White dwarf ay mga bituin na nakakuha ng atensyon ng mga astronomo noong 1919. Sa unang pagkakataon, natuklasan ng isang scientist mula sa Netherlands na si Maanen ang naturang celestial body. Para sa kanyang oras, ang espesyalista ay gumawa ng isang medyo hindi tipikal at hindi inaasahang pagtuklas. Ang dwarf na nakita niya ay mukhang isang bituin, ngunit may mga hindi karaniwang maliit na sukat. Ang spectrum, gayunpaman, ay parang ito ay isang napakalaking at malaking celestial body.
Ang mga dahilan para sa gayong kakaibang kababalaghan ay nakakaakit ng mga siyentipiko sa loob ng mahabang panahon, kaya maraming pagsisikap ang ginawa upang pag-aralan ang istruktura ng mga white dwarf. Nagawa ang tagumpay nang ipahayag at patunayan nila ang pagpapalagay ng kasaganaan ng iba't ibang istrukturang metal sa kapaligiran ng isang celestial body.
Kailangang linawin na ang mga metal sa astrophysics ay lahat ng uri ng elemento, ang mga molekula nito ay mas mabigat kaysa sa hydrogen, helium, at ang kanilang kemikal na komposisyon ay mas progresibo kaysa sa dalawang compound na ito. Ang helium, hydrogen, bilang pinamamahalaang itatag ng mga siyentipiko, ay mas laganap sa ating uniberso kaysa sa anumang iba pang mga sangkap. Batay dito, napagpasyahan na italaga ang lahat ng iba pa bilang mga metal.
Pagbuo ng tema
Bagaman ang mga puting dwarf na ibang-iba sa laki mula sa Araw ay unang nakita noong dekada bente, kalahating siglo lamang ang lumipas, natuklasan ng mga tao na ang pagkakaroon ng mga metal na istruktura sa stellar atmosphere ay hindi isang pangkaraniwang phenomenon. Tulad ng nangyari, kapag kasama sa kapaligiran, bilang karagdagan sa dalawang pinaka-karaniwang mga sangkap, mas mabigat, sila ay inilipat sa mas malalim na mga layer. Ang mga mabibigat na sangkap, na kabilang sa mga molekula ng helium, hydrogen, ay dapat lumipat sa pinakaubod ng bituin.
May ilang dahilan para sa prosesong ito. Ang radius ng isang puting dwarf ay maliit, ang mga stellar na katawan ay napaka-compact - hindi para sa wala na nakuha nila ang kanilang pangalan. Sa karaniwan, ang radius ay maihahambing sa radius ng lupa, habang ang bigat ay katulad ng bigat ng isang bituin na nagpapailaw sa ating planetary system. Ang ratio na ito ng mga dimensyon at timbang ay nagdudulot ng napakalaking gravitational surface acceleration. Dahil dito, ang pagtitiwalag ng mga mabibigat na metal sa hydrogen at helium na kapaligiran ay nangyayari lamang ng ilang araw ng Earth pagkatapos makapasok ang molekula sa kabuuang gas na masa.
Mga tampok at tagal
Minsan mga katangian ng white dwarfay tulad na ang proseso ng sedimentation ng mga molekula ng mabibigat na sangkap ay maaaring maantala ng mahabang panahon. Ang pinaka-kanais-nais na mga pagpipilian, mula sa punto ng view ng isang tagamasid mula sa Earth, ay mga proseso na tumatagal ng milyun-milyon, sampu-sampung milyong taon. Gayunpaman, napakaikli ng mga naturang oras kumpara sa buhay ng mismong stellar body.
Ang ebolusyon ng isang white dwarf ay ganoon na ang karamihan sa mga pormasyong naobserbahan ng tao sa ngayon ay ilang daang milyong taon na ng Earth. Kung ihahambing natin ito sa pinakamabagal na proseso ng pagsipsip ng mga metal ng nucleus, ang pagkakaiba ay higit pa sa makabuluhan. Samakatuwid, ang pagtuklas ng metal sa atmospera ng isang tiyak na nakikitang bituin ay nagbibigay-daan sa amin na maghinuha nang may katiyakan na ang katawan ay walang ganoong komposisyon sa atmospera sa simula, kung hindi, ang lahat ng mga pagsasama ng metal ay matagal nang nawala.
Teorya at kasanayan
Ang mga obserbasyon na inilarawan sa itaas, pati na rin ang impormasyong nakolekta sa loob ng maraming dekada tungkol sa mga white dwarf, neutron star, black hole, ay nagmungkahi na ang kapaligiran ay tumatanggap ng mga metal na inklusyon mula sa mga panlabas na mapagkukunan. Unang nagpasya ang mga siyentipiko na ito ang daluyan sa pagitan ng mga bituin. Ang isang celestial body ay gumagalaw sa pamamagitan ng naturang bagay, accretes ang medium papunta sa ibabaw nito, at sa gayon ay nagpapayaman sa kapaligiran na may mabibigat na elemento. Ngunit ang karagdagang mga obserbasyon ay nagpakita na ang gayong teorya ay hindi mapanghawakan. Tulad ng tinukoy ng mga eksperto, kung ang pagbabago sa atmospera ay naganap sa ganitong paraan, ang dwarf ay pangunahing tatanggap ng hydrogen mula sa labas, dahil ang daluyan sa pagitan ng mga bituin ay nabuo sa bulk nito sa pamamagitan ng hydrogen atmga molekula ng helium. Maliit na porsyento lang ng medium ang heavy compound.
Kung ang teoryang nabuo mula sa mga pangunahing obserbasyon ng mga white dwarf, neutron star, black hole ay magbibigay-katwiran sa sarili nito, ang mga dwarf ay binubuo ng hydrogen bilang ang pinakamagaan na elemento. Hindi nito papayagan ang pagkakaroon ng kahit na helium na mga celestial na katawan, dahil ang helium ay mas mabigat, na nangangahulugan na ang hydrogen accretion ay ganap na itatago ito mula sa mata ng isang panlabas na tagamasid. Batay sa pagkakaroon ng mga helium dwarf, ang mga siyentipiko ay dumating sa konklusyon na ang interstellar medium ay hindi maaaring magsilbi bilang ang tanging at maging ang pangunahing pinagmumulan ng mga metal sa atmospera ng mga stellar body.
Paano ipaliwanag?
Iminungkahi ng mga siyentipiko na nag-aral ng mga black hole, white dwarf noong dekada 70 ng huling siglo, na ang mga metalikong inklusyon ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng pagbagsak ng mga kometa sa ibabaw ng isang celestial body. Totoo, sa isang pagkakataon ang gayong mga ideya ay itinuturing na masyadong kakaiba at hindi nakatanggap ng suporta. Ito ay higit sa lahat dahil sa katotohanang hindi pa alam ng mga tao ang tungkol sa pagkakaroon ng iba pang mga planetary system - tanging ang ating "tahanan" na solar system ang nalalaman.
Isang makabuluhang hakbang pasulong sa pag-aaral ng mga black hole, ang mga white dwarf ay ginawa sa pagtatapos ng susunod, ang ikawalong dekada ng huling siglo. Ang mga siyentipiko ay may partikular na makapangyarihang mga infrared na instrumento para sa pag-obserba sa kalaliman ng espasyo, na naging posible upang makita ang infrared radiation sa paligid ng isa sa mga kilalang white dwarf astronomer. Ito ay ipinahayag nang eksakto sa paligid ng dwarf, ang kapaligiran kung saan naglalaman ng metalpagsasama.
Infrared radiation, na naging posible upang matantya ang temperatura ng white dwarf, ay nagsabi rin sa mga siyentipiko na ang stellar body ay napapalibutan ng ilang substance na maaaring sumipsip ng stellar radiation. Ang sangkap na ito ay pinainit sa isang tiyak na antas ng temperatura, mas mababa kaysa sa isang bituin. Ito ay nagpapahintulot sa iyo na unti-unting i-redirect ang hinihigop na enerhiya. Nagaganap ang radiation sa infrared range.
Sumusulong ang agham
Ang spectra ng white dwarf ay naging object ng pag-aaral ng advanced minds ng mundo ng mga astronomer. Tulad ng nangyari, mula sa kanila maaari kang makakuha ng maraming impormasyon tungkol sa mga tampok ng mga celestial na katawan. Ang partikular na interes ay ang mga obserbasyon ng mga stellar na katawan na may labis na infrared radiation. Sa kasalukuyan, posibleng matukoy ang humigit-kumulang tatlong dosenang sistema ng ganitong uri. Ang kanilang pangunahing porsyento ay pinag-aralan gamit ang pinakamakapangyarihang teleskopyo ng Spitzer.
Natuklasan ng mga siyentipiko, na nagmamasid sa mga celestial na katawan, na ang density ng mga white dwarf ay makabuluhang mas mababa kaysa sa parameter na ito, na katangian ng mga higante. Napag-alaman din na ang labis na infrared radiation ay dahil sa pagkakaroon ng mga disk na nabuo ng isang partikular na substansiya na maaaring sumipsip ng radiation ng enerhiya. Ito ang naglalabas ng enerhiya, ngunit sa ibang wavelength range.
Ang mga disk ay napakalapit at nakakaapekto sa dami ng mga white dwarf sa ilang lawak (na hindi maaaring lumampas sa limitasyon ng Chandrasekhar). Ang panlabas na radius ay tinatawag na detrital disk. Iminungkahi na ito ay nabuo sa panahon ng pagkasira ng ilang katawan. Sa karaniwan, ang radius ay maihahambing sa laki sa Araw.
Kung bibigyan mo ng pansin ang ating planetary system, magiging malinaw na medyo malapit sa "tahanan" maaari nating obserbahan ang isang katulad na halimbawa - ito ang mga singsing na nakapalibot sa Saturn, na ang laki nito ay maihahambing din sa radius ng ang aming bituin. Sa paglipas ng panahon, natuklasan ng mga siyentipiko na ang tampok na ito ay hindi lamang ang isa na magkakatulad ang mga dwarf at Saturn. Halimbawa, parehong may napakanipis na disk ang planeta at ang mga bituin, na hindi transparent kapag sinusubukang sumikat sa liwanag.
Mga konklusyon at pagbuo ng teorya
Dahil ang mga singsing ng white dwarf ay maihahambing sa mga nakapaligid sa Saturn, naging posible na bumuo ng mga bagong teorya na nagpapaliwanag ng pagkakaroon ng mga metal sa atmospera ng mga bituing ito. Alam ng mga astronomo na ang mga singsing sa paligid ng Saturn ay nabuo sa pamamagitan ng tidal disruption ng ilang mga katawan na sapat na malapit sa planeta upang maapektuhan ng gravitational field nito. Sa ganoong sitwasyon, hindi mapanatili ng panlabas na katawan ang sarili nitong grabidad, na humahantong sa paglabag sa integridad.
Mga labinlimang taon na ang nakalipas, isang bagong teorya ang ipinakita na nagpapaliwanag sa pagbuo ng mga white dwarf ring sa katulad na paraan. Ipinapalagay na sa simula ang dwarf ay isang bituin sa gitna ng planetary system. Nag-evolve ang celestial body sa paglipas ng panahon, na tumatagal ng bilyun-bilyong taon, namamaga, nawawala ang shell nito, at nagiging sanhi ito ng pagbuo ng dwarf, na unti-unting lumalamig. Sa pamamagitan ng paraan, ang kulay ng mga puting dwarf ay ipinaliwanag nang tumpak sa pamamagitan ng kanilang temperatura. Para sa ilan, tinatayang nasa 200,000 K.
Ang sistema ng mga planeta sa kurso ng naturang ebolusyon ay maaaring mabuhay, na humahantong sapagpapalawak ng panlabas na bahagi ng sistema nang sabay-sabay sa pagbawas sa masa ng bituin. Bilang resulta, nabuo ang isang malaking sistema ng mga planeta. Ang mga planeta, asteroid at marami pang ibang elemento ay nakaligtas sa ebolusyon.
Ano ang susunod?
Ang pag-unlad ng system ay maaaring humantong sa kawalang-tatag nito. Ito ay humahantong sa pambobomba sa espasyong nakapalibot sa planeta sa pamamagitan ng mga bato, at ang mga asteroid ay bahagyang lumilipad palabas ng system. Ang ilan sa kanila, gayunpaman, ay lumilipat sa mga orbit, sa malao't madali ay natagpuan ang kanilang mga sarili sa loob ng solar radius ng dwarf. Hindi nangyayari ang mga banggaan, ngunit ang mga puwersa ng tidal ay humahantong sa isang paglabag sa integridad ng katawan. Ang isang kumpol ng mga naturang asteroid ay may hugis na katulad ng mga singsing na nakapalibot sa Saturn. Kaya, ang isang debris disk ay nabuo sa paligid ng bituin. Malaki ang pagkakaiba ng density ng white dwarf (mga 10^7 g/cm3) at ang detrital disk nito.
Ang inilarawan na teorya ay naging medyo kumpleto at lohikal na pagpapaliwanag ng ilang astronomical phenomena. Sa pamamagitan nito, mauunawaan ng isang tao kung bakit compact ang mga disk, dahil ang isang bituin ay hindi maaaring mapalibutan ng isang disk na may radius na maihahambing sa araw sa buong pag-iral nito, kung hindi, ang gayong mga disk ay nasa loob ng katawan nito sa simula.
Sa pamamagitan ng pagpapaliwanag sa pagbuo ng mga disc at ang laki ng mga ito, mauunawaan kung saan nagmumula ang kakaibang supply ng mga metal. Maaari itong mapunta sa ibabaw ng bituin, na makontamina ang dwarf ng mga molekulang metal. Ang inilarawan na teorya, nang hindi sumasalungat sa ipinahayag na mga tagapagpahiwatig ng average na density ng mga puting dwarf (sa pagkakasunud-sunod ng 10^7 g / cm3), ay nagpapatunay kung bakit ang mga metal ay sinusunod sa kapaligiran ng mga bituin, kung bakit ang pagsukat ng kemikalkomposisyon sa pamamagitan ng paraan na posibleng ma-access ng tao at sa anong dahilan ang distribusyon ng mga elemento ay katulad ng katangian ng ating planeta at iba pang pinag-aralan na bagay.
Mga Teorya: may pakinabang ba?
Ang inilarawan na ideya ay malawakang ginamit bilang batayan sa pagpapaliwanag kung bakit ang mga shell ng mga bituin ay kontaminado ng mga metal, kung bakit lumitaw ang mga debris disk. Bilang karagdagan, ito ay sumusunod mula dito na ang isang planetary system ay umiiral sa paligid ng dwarf. May kaunting sorpresa sa konklusyong ito, dahil itinatag ng sangkatauhan na karamihan sa mga bituin ay may sariling sistema ng mga planeta. Ito ay katangian ng parehong mga katulad ng Araw, at ang mga mas malaki kaysa sa mga sukat nito - ibig sabihin, ang mga white dwarf ay nabuo mula sa kanila.
Mga paksang hindi naubos
Kahit na isaalang-alang namin na ang teoryang inilarawan sa itaas ay karaniwang tinatanggap at napatunayan, ang ilang tanong para sa mga astronomo ay nananatiling bukas hanggang ngayon. Ang partikular na interes ay ang pagtitiyak ng paglipat ng bagay sa pagitan ng mga disk at sa ibabaw ng isang celestial body. Tulad ng iminumungkahi ng ilan, ito ay dahil sa radiation. Ang mga teorya na tumatawag sa ganitong paraan upang ilarawan ang transportasyon ng bagay ay batay sa epekto ng Poynting-Robertson. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, sa ilalim ng impluwensya kung saan ang mga particle ay dahan-dahang gumagalaw sa isang orbit sa paligid ng isang batang bituin, unti-unting umiikot patungo sa gitna at nawawala sa isang celestial body. Malamang, ang epektong ito ay dapat magpakita mismo sa mga debris disk na nakapalibot sa mga bituin, iyon ay, ang mga molekula na naroroon sa mga disk ay maaga o huli ay matatagpuan ang kanilang mga sarili sa pambihirang kalapitan sa dwarf. Mga soliday napapailalim sa pagsingaw, nabuo ang gas - tulad ng sa anyo ng mga disk ay naitala sa paligid ng ilang mga naobserbahang dwarf. Maaga o huli, ang gas ay umabot sa ibabaw ng dwarf, na nagdadala ng mga metal dito.
Ang mga nahayag na katotohanan ay tinatantya ng mga astronomo bilang isang malaking kontribusyon sa agham, dahil iminumungkahi nila kung paano nabuo ang mga planeta. Ito ay mahalaga, dahil ang mga bagay para sa pananaliksik na umaakit sa mga espesyalista ay madalas na hindi magagamit. Halimbawa, ang mga planeta na umiikot sa mga bituin na mas malaki kaysa sa Araw ay napakabihirang pag-aralan - ito ay napakahirap sa teknikal na antas na magagamit sa ating sibilisasyon. Sa halip, ang mga tao ay nakapag-aral ng mga planetary system pagkatapos ng pagbabago ng mga bituin sa mga dwarf. Kung magagawa nating umunlad sa direksyong ito, tiyak na posibleng magbunyag ng bagong data sa pagkakaroon ng mga planetary system at ang kanilang mga natatanging katangian.
White dwarf, sa kapaligiran kung saan ang mga metal ay natukoy, ay nagbibigay-daan sa amin upang makakuha ng ideya ng kemikal na komposisyon ng mga kometa at iba pang mga cosmic na katawan. Sa katunayan, ang mga siyentipiko ay walang ibang paraan upang masuri ang komposisyon. Halimbawa, ang pag-aaral ng mga higanteng planeta, maaari lamang makakuha ng ideya sa panlabas na layer, ngunit walang maaasahang impormasyon tungkol sa panloob na nilalaman. Nalalapat din ito sa ating "tahanan" na sistema, dahil ang kemikal na komposisyon ay maaari lamang pag-aralan mula sa celestial body na iyon na nahulog sa ibabaw ng Earth o kung saan posibleng mapunta ang research apparatus.
Kamusta na?
Maaga o huli, ang ating planetary system ay magiging "tahanan" din ng isang white dwarf. Tulad ng sinasabi ng mga siyentipiko, mayroon ang stellar coreisang limitadong halaga ng bagay upang makakuha ng enerhiya, at maaga o huli ang mga reaksyong thermonuclear ay naubos. Ang gas ay bumababa sa dami, ang density ay tumataas sa isang tonelada bawat cubic centimeter, habang sa mga panlabas na layer ang reaksyon ay nagpapatuloy pa rin. Lumalawak ang bituin, nagiging isang pulang higante, ang radius nito ay maihahambing sa daan-daang bituin na katumbas ng Araw. Kapag ang panlabas na shell ay huminto sa "pagsunog", sa loob ng 100,000 taon ay magkakaroon ng dispersion ng mga bagay sa kalawakan, na sinamahan ng pagbuo ng isang nebula.
Ang core ng bituin, na napalaya mula sa shell, ay nagpapababa ng temperatura, na humahantong sa pagbuo ng isang puting dwarf. Sa katunayan, ang naturang bituin ay isang high-density na gas. Sa agham, ang mga dwarf ay madalas na tinutukoy bilang mga degenerate celestial bodies. Kung ang ating bituin ay na-compress at ang radius nito ay magiging ilang libong kilometro lamang, ngunit ang bigat ay ganap na mapapanatili, kung gayon ang isang puting dwarf ay magaganap din dito.
Mga tampok at teknikal na puntos
Ang uri ng cosmic body na isinasaalang-alang ay may kakayahang kumikinang, ngunit ang prosesong ito ay ipinaliwanag ng iba pang mga mekanismo kaysa sa mga thermonuclear na reaksyon. Ang glow ay tinatawag na tira, ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagbaba ng temperatura. Ang dwarf ay nabuo sa pamamagitan ng isang substance na ang mga ion ay minsan ay mas malamig sa 15,000 K. Ang mga oscillatory motions ay katangian ng mga elemento. Unti-unti, nagiging mala-kristal ang celestial body, humihina ang ningning nito, at nagiging kayumanggi ang dwarf.
Natukoy ng mga siyentipiko ang limitasyon ng masa para sa naturang celestial body - hanggang 1.4 ang bigat ng Araw, ngunit hindi hihigit sa limitasyong ito. Kung ang masa ay lumampas sa limitasyong ito,hindi maaaring umiral ang bituin. Ito ay dahil sa presyon ng isang sangkap sa isang naka-compress na estado - ito ay mas mababa kaysa sa gravitational attraction na pumipilit sa sangkap. Mayroong napakalakas na compression, na humahantong sa paglitaw ng mga neutron, ang substance ay neutronized.
Ang proseso ng compression ay maaaring humantong sa pagkabulok. Sa kasong ito, nabuo ang isang neutron star. Ang pangalawang opsyon ay ang patuloy na compression, maaga o huli ay humahantong sa isang pagsabog.
Mga pangkalahatang parameter at feature
Ang bolometric luminosity ng itinuturing na kategorya ng mga celestial body na may kaugnayan sa katangian ng Araw ay mas mababa sa halos sampung libong beses. Ang radius ng dwarf ay mas mababa sa isang daang beses sa araw, habang ang bigat ay maihahambing sa katangiang iyon ng pangunahing bituin ng ating planetary system. Upang matukoy ang limitasyon ng masa para sa isang dwarf, kinakalkula ang limitasyon ng Chandrasekhar. Kapag ito ay nalampasan, ang dwarf ay nag-evolve sa isa pang anyo ng isang celestial body. Ang photosphere ng isang bituin, sa karaniwan, ay binubuo ng siksik na bagay, na tinatantya sa 105–109 g/cm3. Kung ikukumpara sa pangunahing sequence, ito ay halos isang milyong beses na mas siksik.
Naniniwala ang ilang astronomo na 3% lamang ng lahat ng bituin sa kalawakan ang mga white dwarf, at ang ilan ay kumbinsido na ang bawat ikasampu ay kabilang sa klase na ito. Iba-iba ang mga pagtatantya tungkol sa dahilan ng kahirapan sa pag-obserba ng mga celestial body - malayo ang mga ito sa ating planeta at masyadong kumikinang.
Mga kwento at pangalan
Noong 1785, lumitaw ang isang katawan sa listahan ng mga dobleng bituin, na pinagmamasdan ni Herschel. Ang bituin ay pinangalanang 40 Eridani B. Siya ang itinuturing na unang taong nakita mula sa puting kategorya.mga duwende. Noong 1910, napansin ni Russell na ang celestial body na ito ay may napakababang antas ng ningning, bagaman medyo mataas ang temperatura ng kulay. Sa paglipas ng panahon, napagpasyahan na ang mga celestial body ng klase na ito ay dapat na paghiwalayin sa isang hiwalay na kategorya.
Noong 1844, si Bessel, sa pag-aaral ng impormasyong nakuha sa pamamagitan ng pagsubaybay sa Procyon B, Sirius B, ay nagpasya na pareho silang lumilipat mula sa isang tuwid na linya paminsan-minsan, na nangangahulugang mayroong malapit na mga satellite. Ang ganitong palagay ay tila hindi malamang sa siyentipikong komunidad, dahil walang satellite na makikita, habang ang mga paglihis ay maipaliwanag lamang ng isang celestial body, na ang masa nito ay napakalaki (katulad ng Sirius, Procyon).
Noong 1962, si Clark, na nagtatrabaho kasama ang pinakamalaking teleskopyo na umiiral noong panahong iyon, ay nakilala ang isang napakadilim na celestial body malapit sa Sirius. Siya ang tinawag na Sirius B, ang parehong satellite na iminungkahi ni Bessel noon pa man. Noong 1896, ipinakita ng mga pag-aaral na mayroon ding satellite ang Procyon - tinawag itong Procyon B. Samakatuwid, ganap na nakumpirma ang mga ideya ni Bessel.
