Белый карлик

Белый карлик Белый карлик: определение и свойства Белый карлик — остаток звездного ядра, состоящий из вырожденных электронов.   Масса белого карлика […]

Белый карлик

  • Белый карлик: определение и свойства

    • Белый карлик — остаток звездного ядра, состоящий из вырожденных электронов.  
    • Масса белого карлика сравнима с массой Солнца, объем — с объемом Земли.  
    • Низкая светимость обусловлена выделением остаточной тепловой энергии.  
  • История открытия

    • Первый белый карлик был обнаружен в 1910 году в системе 40 Эридана.  
    • В 1914 году был описан спектральный тип 40 Эридана B.  
    • В 1862 году был обнаружен белый карлик-компаньон Сириуса, Сириус В.  
    • В 1917 году была открыта звезда ван Маанена, изолированный белый карлик.  
  • Состав и структура

    • Белые карлики имеют массы от 0,17 до 1,33 масс Солнца.  
    • Радиусы белых карликов составляют 0,8-2% от радиуса Солнца.  
    • Средняя плотность вещества в белом карлике составляет 106 г/л.см3.  
    • Белые карлики состоят из углерода и кислорода, реже — из кислорода, неона и магния.  
  • Эволюция и эволюционные состояния

    • Белые карлики — конечное эволюционное состояние звезд с массой менее 9 масс Солнца.  
    • После окончания периода превращения водорода звезда расширяется до красного гиганта.  
    • Если масса красного гиганта недостаточна, образуется белый карлик.  
    • Белые карлики остывают и кристаллизуются, превращаясь в холодные черные карлики.  
  • Открытие и исследования

    • В 1922 году Виллем Люйтен ввел термин «белый карлик».  
    • К 1939 году было открыто 18 белых карликов, к 1999 году — более 2000.  
    • Sloan Digital Sky Survey обнаружила более 9000 белых карликов.  
  • Сообщение спутника Сириуса

    • Спутник Сириуса сообщил о своей плотности, в 3000 раз превышающей плотность обычной материи.  
    • В 1914 году это сообщение вызвало недоверие.  
  • Теория Эддингтона и Фаулера

    • Эддингтон предположил, что свет от Сириуса В должен быть гравитационно смещен в сторону красного.  
    • Фаулер объяснил это явление с помощью квантовой механики.  
  • Вырожденная материя

    • Электроны в белом карлике подчиняются принципу исключения Паули.  
    • При нулевой температуре электроны образуют вырожденное состояние, что защищает белый карлик от гравитационного коллапса.  
  • Предел Чандрасекара

    • Чандрасекар рассчитал предельную массу белого карлика в 1931 году.  
    • Предел Чандрасекара составляет около 1,4 M☉ для углеродно-кислородных белых карликов.  
  • Сверхновые и аккреция

    • Белые карлики могут стать сверхновыми, если достигнут предела Чандрасекара.  
    • Некоторые белые карлики могут не достичь предела Чандрасекара, сталкиваясь друг с другом.  
  • Соотношение массы и радиуса

    • Радиус белого карлика обратно пропорционален корню кубическому из массы.  
    • Релятивистские поправки изменяют результат, делая радиус равным нулю при конечной массе.  
  • Вращение и стабильность

    • Вращение белого карлика незначительно увеличивает предельную массу.  
    • Неравномерное вращение может привести к отсутствию предела массы.  
  • Излучение и охлаждение

    • Вырожденная материя белого карлика обладает низкой непрозрачностью и высокой теплопроводностью.  
    • Температура внутри белого карлика остается почти постоянной, а внешняя оболочка излучает как абсолютно черное тело.  
  • Видимое излучение белых карликов

    • Белые карлики имеют широкий цветовой диапазон от беловато-голубого до желто-оранжевого.  
    • Эффективная температура поверхности варьируется от более чем 150 000 К до менее 4000 К.  
    • Светимость увеличивается с повышением температуры поверхности.  
  • Рентгеновское излучение и нейтрино

    • Горячие белые карлики с температурой поверхности более 30 000 К излучают мягкое рентгеновское излучение.  
    • Белые карлики также излучают нейтрино в рамках процесса Urca.  
  • Охлаждение белых карликов

    • Белые карлики постепенно остывают, оставаясь горячими в течение длительного времени.  
    • Скорость охлаждения зависит от массы и состава атмосферы.  
    • Большинство наблюдаемых белых карликов имеют температуры от 8000 до 40000 К.  
  • Кристаллизация ядра

    • Ядро белого карлика кристаллизуется в твердое состояние, выделяя скрытое тепло.  
    • Кристаллизация ядра замедляет охлаждение.  
  • Атмосфера и спектры

    • Белые карлики состоят из углерода и кислорода, но их свет исходит из атмосферы с преобладанием водорода или гелия.  
    • Спектры белых карликов классифицируются по символу, состоящему из начальной буквы D и температурного индекса.  
    • Большинство белых карликов имеют атмосферы с преобладанием водорода (DA).  
  • Металлические линии в белых карликах

    • Около 25-33% белых карликов имеют металлические линии в спектре.  
    • Это объясняется слиянием с каменистыми планетезималями.  
    • Содержание металлов можно измерить по прочности металлических линий.  
  • Магнитные поля в белых карликах

    • Магнитные поля в белых карликах предсказаны П. М. С. Блэкеттом в 1947 году.  
    • В 1960-х годах предположили, что магнитные поля сохраняются из-за поверхностного магнитного потока звезды-прародительницы.  
    • Первым открытым магнитным белым карликом был GJ 742 в 1970 году.  
    • С 1970 года магнитные поля обнаружены у более чем 200 белых карликов.  
  • Химические связи в белых карликах

    • Магнитные поля могут допускать существование нового типа химической связи.  
    • В 2012 году описано «намагниченная материя».  
  • Изменчивость белых карликов

    • Ранние расчеты предполагали переменность с периодом около 10 секунд.  
    • Первым обнаруженным переменным белым карликом был HL Tau 76 в 1965 году.  
    • Переменчивость связана с пульсациями нерадиальных гравитационных волн.  
  • Образование белых карликов

    • Белые карлики образуются из звезд главной последовательности с массами от 0,07 до 10 Мкм.  
    • Состав зависит от начальной массы звезды.  
    • В Млечном Пути около десяти миллиардов белых карликов.  
  • Звезды с очень низкой массой

    • Звезды с массой менее половины массы Солнца не нагреваются до воспламенения гелия.  
    • Такие звезды могут стать гелиевыми белыми карликами.  
  • Звезды с низкой или средней массой

    • Звезды с массой от 0,5 до 8 Мкм имеют углеродно-кислородное ядро.  
    • Это приводит к образованию углеродно-кислородных белых карликов.  
  • Звезды со средней и большой массой

    • Звезды с массой более 8 Мкм не становятся белыми карликами.  
    • Они взрываются в сверхновые, оставляя нейтронные звезды или черные дыры.  
  • Сверхновая типа Iax

    • Сверхновые типа Iax могут быть каналом трансформации звездных остатков.  
    • Детонация углерода в сверхновой типа Ia может привести к асимметричному взрыву.  
  • Судьба белых карликов

    • Белые карлики стабильны и охлаждаются почти бесконечно.  
    • Через 1019-1020 лет галактики испарятся, а звезды уйдут в межгалактическое пространство.  
    • Время жизни белых карликов может быть ограничено распадом протона.  
  • Результирующий объект и его свойства

    • Результирующий объект может быть гелиевой или алмазной планетой.  
    • Обломки дисков и планет могут взаимодействовать с белым карликом.  
  • Загрязнение спектра белого карлика

    • 27-50% белых карликов имеют спектр, загрязненный металлами.  
    • Загрязнение происходит из-за разрушенных приливами скалистых массивов.  
    • Первое наблюдение загрязненного белого карлика было проведено Ван Мааненом в 1917 году.  
  • Избыток инфракрасного излучения

    • Избыток инфракрасного излучения встречается у 1-4% белых карликов.  
    • Первый белый карлик с избытком инфракрасного излучения был обнаружен в 1987 году.  
    • Белые карлики с температурой более 27 000 К сублимируют пыль, предотвращая образование диска обломков.  
  • Обнаруженные планеты

    • Известно несколько планет-гигантов и малых планет вокруг белых карликов.  
    • Ожидается открытие около 6 экзопланет с Геей и 4-8 с JWST.  
  • Инфракрасные спектроскопические наблюдения

    • Наблюдения показывают наличие пылевого облака вокруг белого карлика G29.-38.  
    • Возможно, пылевое облако вызвано столкновениями с кометами.  
  • Загрязнение белых карликов пылью

    • По меньшей мере 15% белых карликов могут вращаться вокруг планет или их обломков.  
    • Лишенные ядер каменистые планеты могут быть обнаружены по их взаимодействию с магнитным полем белого карлика.  
  • Другие механизмы загрязнения

    • Рассеяние астероидов планетами или межпланетное рассеяние могут загрязнять белые карлики.  
    • Отделение экзолун от планеты-хозяина также может загрязнять белый карлик.  
  • Наблюдения и открытия

    • WD 1145+017 является первым белым карликом с распадающейся малой планетой.  
    • WD J0914+1914b испаряется под воздействием ультрафиолетового излучения белого карлика.  
    • WD 0145+234 демонстрирует увеличение яркости в среднем инфракрасном диапазоне.  
    • WD 1856+534 является первой крупной планетой, проходящей транзитом вокруг белого карлика.  
    • GD 140 и LAWD 37 могут быть гигантскими экзопланетами.  
    • WD 0141-675 может быть супер-Юпитером.  
    • JWST выявил двух кандидатов в экзопланеты вокруг загрязненных металлом белых карликов.  
    • В 2024 году обнаружен белый карлик с коричневым карликом, что может быть первым случаем связи загрязнения с субзвездным объектом.  
    • В 2024 году обнаружена планета-кандидат вокруг массивного белого карлика GALEX J071816.4+373139.  
  • Пригодность для жизни

    • Белые карлики с температурой менее 10 000 К могут содержать пригодную для жизни зону на расстоянии 0,005-0,02 а.е.  
  • Транзиты гипотетических планет

    • Транзиты планет, похожих на Землю, могут вызывать сильные затмения.  
    • Близкие орбиты планет вокруг белых карликов подвергают их сильным приливным силам.  
    • Происхождение планет остается под вопросом.  
  • Двойные звезды и новые

    • Белые карлики в двойных системах могут накапливать вещество и вызывать новые звезды и сверхновые типа Ia.  
    • Белые карлики могут терять угловой момент и излучать гравитационные волны.  
  • Сверхновые типа Ia

    • Масса белого карлика не может превышать предел Чандрасекара.  
    • Белые карлики в двойных системах могут поглощать материал и взрываться.  
    • Модель с одним вырождением и модель с двумя вырождениями объясняют сверхновые типа Ia.  
  • Двоичный файл Post-common envelope

    • Бинарная система с общей огибающей состоит из белого карлика и красного карлика.  
    • Красный карлик может слиться с белым карликом или выбросить общую оболочку.  
  • Катастрофические переменные

    • Белые карлики могут взрываться из-за накопления водорода.  
    • Классические новые звезды и карликовые новые звезды являются примерами катаклизмических переменных.  
  • Другие двойные системы

    • Двойные системы могут включать звезду главной последовательности и белый карлик.  
    • Белые карлики могут существовать в тройных системах.  
  • Изучение остаточных планетных систем

    • Белые карлики тусклые, что позволяет изучать экзопланеты и коричневые карлики.  
    • Суббурый карлик вокруг белого карлика WD 0806-661 является примером.  
  • Хронология белых карликов, нейтронных звезд и сверхновых

    • Хронологический список достижений в области знаний и записей  
  • Рекомендации

    • Внешние ссылки и дальнейшее чтение  
  • Общие

    • Ребасса-Мансергас, А.; Гансике, Б. Т.; Родригес-Хиль П.; Шрайбер М. Р.; Кестер, Д. (28 ноября 2007 года). «Двоичные файлы с общим почтовым конвертом из SDSS – I. 101 двойная запись главной последовательности белого карлика с помощью множественной спектроскопии Sloan Digital Sky Survey: двойные записи с общей оболочкой от SDSS». Ежемесячные известия Королевского астрономического общества. 382 (4): 1377–1393. doi:10.1111/j.1365-2966.2007.12288.x.  
  • Физика

    • Черные дыры, белые карлики и нейтронные звезды: физика компактных объектов, Стюарт Л. Шапиро и Сол А. Теукольский, Нью-Йорк: Уайли, 1983. ISBN 0-471-87317-9.  
    • Обсуждается, как найти соотношения массы и радиуса и предельные значения массы для белых карликов, используя простые энергетические аргументы.  
  • Изменчивость

    • Магнитное поле  
    • Частота  
    • Наблюдательный  
    • Изображения  
  • Физика

    • Астрономия  
    • Звезды  
    • Космический полет  
    • Космическое пространство  
    • Солнечная система  
    • Наука  

Полный текст статьи:

Белый карлик

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх