Большие и маленькие, горячие и холодные, заряженные и не заряженные. В этой статье мы дадим классификацию основных видов звезд.

Одной из классификаций звезд является спектральная классификация . Согласно этой классификации звезды относят в тот или иной класс согласно их спектру. Спектральная классификация звезд служит многим задачам звездной астрономии и астрофизики. Качественное описание наблюдаемого спектра позволяет оценить важные астрофизические характеристики звезды, такие как эффективная температура ее поверхности, светимость и, в отдельных случаях, особенности химического состава.

Некоторые звезды не попадают ни в один из перечисленных спектров. Такие звезды называют пекулярными . Их спектры не укладываются в температурную последовательность O—B—A—F—G—K—M. Хотя зачастую такие звезды представляют собой определенные эволюционные стадии вполне нормальных звезд, либо представляют звезды, не совсем характерные для ближайших окрестностей (бедные металлами звезды, такие как звезды шаровых скоплений и гало ). В частности, к звездам с пекулярными спектрами относятся звезды с различными особенностями химического состава, что проявляется в усилении или ослаблении спектральных линий некоторых элементов.

Диаграмма Герцшпрунга-Рассела

Хорошо разобраться в классификации звезд позволяет диаграмма Герцшпрунга-Рассела. Она показывает зависимость между абсолютной звездной величиной, светимостью, спектральным классом и температурой поверхности звезды. Неожиданным является тот факт, что звезды на этой диаграмме располагаются не случайно, а образуют хорошо различимые участки. Диаграмма предложена в 1910 независимо друг от друга исследователями Э. Герцшпрунгом и Г. Расселом. Она используется для классификации звезд и соответствует современным представлениям о .

Большая часть звезд находится на так называемой главной последовательности . Существование главной последовательности связано с тем, что стадия горения водорода составляет ~90% времени эволюции большинства звезд: выгорание водорода в центральных областях звезды приводит к образованию изотермического гелиевого ядра, переходу к стадии красного гиганта и уходу звезды с главной последовательности. Относительно краткая эволюция красных гигантов приводит, в зависимости от их массы, к образованию белых карликов, нейтронных звезд или .

Желтый карлик

Находясь на различных стадиях своего эволюционного развития, звезды подразделяются на нормальные звезды, звезды карлики, звезды гиганты. Нормальные звезды, это и есть звезды главной последовательности. К таким, например, относится наше Солнце. Иногда такие нормальные звезды называются желтыми карликами .

Звезда может называться красным гигантом в момент звездообразования и на поздних стадиях развития. На ранней стадии развития звезда излучает гравитационную энергию, выделяющуюся при сжатии, до того момента пока сжатие не будет остановлено начавшейся термоядерной реакцией. На поздних стадиях эволюции звезд, после выгорания водорода в их недрах, звезды сходят с главной последовательности и перемещаются в область красных гигантов и сверхгигантов диаграммы Герцшпрунга-Рассела: этот этап длится ~ 10% от времени «активной» жизни звезд, то есть этапов их эволюции, в ходе которых в звездных недрах идут реакции нуклеосинтеза.

Звезды-гиганты

Звезда гигант имеет сравнительно низкую температуру поверхности, около 5000 градусов. Огромный радиус, достигающий 800 солнечных радиусов и за счет таких больших размеров огромную светимость. Максимум излучения приходится на красную и инфракрасную область спектра, потому их и называют красными гигантами.

Звезды карлики являются противоположностью гигантов и включают в себя несколько различных подвидов:

• Белый карлик - проэволюционировавшие звезды с массой не превышающей 1,4 солнечных массы, лишенные собственных источников термоядерной энергии. Диаметр таких звезд может быть в сотни раз меньше солнечного, а потому плотность может быть в 1 000 000 раз больше плотности воды.
• Красный карлик — маленькая и относительно холодная звезда главной последовательности, имеющая спектральный класс М или верхний К. Они довольно сильно отличаются от других звезд. Диаметр и масса красных карликов не превышает трети солнечной (нижний предел массы — 0,08 солнечной, за этим идут коричневые карлики).
• Коричневый карлик — субзвездные объекты с массами в диапазоне 5—75 масс Юпитера (и диаметром примерно равным диаметру Юпитера), в недрах которых, в отличие от звезд главной последовательности, не происходит реакции термоядерного синтеза c превращением водорода в гелий.
• Субкоричневые карлики или коричневые субкарлики — холодные формирования, по массе лежащие ниже предела коричневых карликов. Их в большей мере принято считать .
• Черный карлик - остывшие и вследствие этого не излучающие в видимом диапазоне белые карлики. Представляет собой конечную стадию эволюции белых карликов. Массы черных карликов, подобно массам белых карликов, ограничиваются сверху 1,4 массами Солнца.

Кроме перечисленных, существует еще несколько продуктов эволюции звезд :

• Нейтронная звезда . Звездные образования с массами порядка 1,5 солнечных и размерами, заметно меньшими белых карликов, порядка 10-20 км в диаметре. Плотность таких звезды может достигать 1000 000 000 000 плотностей воды. А магнитное поле во столько же раз больше магнитного поля земли. Такие звезды состоят в основном из нейтронов, плотно сжатых гравитационными силами. Часто такие звезды представляют собой .
• Новая звезда . Звезды, светимость которых внезапно увеличивается в 10000 раз. Новая звезда представляет собой двойную систему, состоящую из белого карлика и звезды-компаньона, находящейся на главной последовательности. В таких системах газ со звезды постепенно перетекает на белый карлик и периодически там взрывается, вызываю вспышку светимости.
• Сверхновая звезда - это звезда, заканчивающая свою эволюцию в катастрофическом взрывном процессе. Вспышка при этом может быть на несколько порядков больше чем в случае новой звезды. Столь мощный взрыв есть следствие процессов, протекающих в звезде на последней стадии эволюции.
• Двойная звезда - это две гравитационно связанные звезды, обращающиеся вокруг общего центра масс. Иногда встречаются системы из трех и более звезд, в таком общем случае система называется кратной звездой. В тех случаях, когда такая звездная система не слишком далеко удалена от Земли, в

7. Черные карлики

Чёрные карлики — последняя стадия эволюции белого карлика , при которой он перестаёт излучать в видимом диапазоне. В настоящее время чёрные карлики относят к классу белых карликов, но с оговоркой, что это завершающая стадия его жизни. Для того, чтобы понять что такое чёрный карлик , нужно разобраться с понятием белый карлик .

Что же такое белый карлик и какова его природа?

Возьмём в качестве примера наше Солнце . В ходе термоядерной реакции на Солнце водород превращается в гелий, звезда медленно расширяется, становясь тяжелее. Со временем, когда водорода станет ещё меньше, а гелия больше, из последнего будут синтезироваться ещё более тяжёлые элементы, такие как углерод, кислород, железо. Солнце будет раздуваться, превращаясь в красного гиганта . Его внешние слои будут находиться далеко за орбитой Земли.

Когда масса светила станет критической, она взорвётся сверхновой, «скинув» внешние слои. При этом, массы нашего Солнца будет недостаточно для того, чтобы образовать чёрную дыру или стать нейтронной звездой. После взрыва Солнце станет белым карликом .

Сбросив часть массы, звезда становится неспособной продолжать процесс образования термоядерной энергии. Теперь белый карлик медленно остывает, постепенно переходя в разряд чёрных карликов . При этом, звезда является очень стабильной и будет находиться в этом состоянии очень долгое время.

Белые карлики (и чёрные карлики в том числе ) могут отличаться по своему составу, светимости, массе и по другим параметрам, но в общем все они являются звёздами, масса которых сопоставима с массой Солнца или немного больше, а их диаметр в десятки раз меньше солнечного. Свет таких звёзд гораздо тусклее, чем был ранее.

Ближайшим к Земле белым карликом является звезда ван Маанена , которая находится в 14,4 световых лет в созвездии Рыб. А, пожалуй, самым известным белым карликом считается звезда Сириус Б , которая является одной из звёзд звёздной системы Сириус . Масса звезды Сириус Б приблизительно равна солнечной, это делает звезду одной из самых больших звёзд среди белых карликов.

Черные карлики

Постепенно остывая, они все меньше и меньше излучают, переходя в невидимые "черные" карлики. Это мертвые, холодные звезды очень большой плотности, в миллионы раз плотнее воды. Их размеры меньше размеров земного шара, хотя массы сравнимы с солнечной. Процесс остывания белых карликов длится много сотен миллионов лет. Так кончает свое существование большинство звезд. Однако финал жизни сравнительно массивных звезд может быть значительно, более драматическим.

Нейтронные звезды

Если масса сжимающейся звезды превосходит массу Солнца более чем в 1,4 раза, то такая звезда, достигнув стадии белого карлика, на том не остановится. Гравитационные силы в этом случае очень велики, что электроны вдавливаются внутрь атомных ядер. В результате изотопы превращаются в нейтроны способные прилетать друг к другу без всяких промежутков. Плотность нейтронных звезд превосходит даже плотность белых карликов; но если масса материала не превосходит 3 солнечных масс, нейтроны, как и электроны, способны сами предотвратить дальнейшее сжатие. Типичная нейтронная звезда имеет в поперечнике всего лишь от 10 до 15 км, а один кубический сантиметр ее вещества весит около миллиарда тонн. Помимо неслыханно громадной плотности, нейтронные звезды обладают еще двумя особыми свойствами, которые позволяют их обнаружить, невзирая на столь малые размеры: это быстрое вращение и сильное магнитное поле. В общем, вращаются все звезды, но когда звезда сжимается, скорость ее вращения возрастает - точно так же, как фигурист на льду вращается гораздо быстрее, когда прижимает к себе руки. Нейтронная звезда совершает несколько оборотов в секунду. Наряду с этим исключительно быстрым вращением, нейтронные звезды имеют магнитное поле, в миллионы раз более сильное, чем у Земли.

Далеко не все в этом рассказе является вымыслом. Много лет тому назад автор сам встречался с человеком, жизнь которого подсказала ему образ одинокого мечтателя, преследуемого сознанием собственного уродства и боязнью стать посмешищем для окружающих. Звали этого несчастного Дэвидом Ричи, и родился он в долине реки Твид. Он был сыном простого рабочего со сланцевых копей в Стобо и, по-видимому, уже появился на свет уродцем, хотя сам иногда ссылался на перенесенные в детстве побои.

В Эдинбурге он прошел ученичество у щеточника и потом долго странствовал, пытаясь заработать на жизнь своим ремеслом; однако всюду ему сопутствовал назойливый интерес, возбуждаемый его безобразной внешностью, и он каждый раз бежал на новое место. По его собственным словам, он побывал даже в Дублине.

И вот наконец Дэвид Ричи решил оградить себя от издевательских криков, смеха и шуток и, подобно затравленному оленю, укрыться где-нибудь в глуши, чтобы как можно меньше общаться с глумившейся над ним толпой. С этой целью он и обосновался на вересковой пустоши, в уединенной лощине речушки Мэнор, протекавшей по землям фермы Вудхауз в графстве Пибблсшир. Редкие путники, которым случалось проходить в тех местах, взирали с удивлением, а подчас и с некоторой долей суеверного страха, на то, как этот странный человечек, которого они окрестили Горбун Дэви, занимается совершенно, казалось бы, неподходящим для него делом, а именно - строит себе дом. Хижина, которую он построил, была совсем крохотной, но зато стены дома и окружавшего его участка Дэви возводил с претензией на особую прочность - из выложенных рядами больших камней и дерна, причем некоторые краеугольные камни были такими тяжелыми, что зрители только диву давались, как строитель ухитрился взгромоздить их на стену.

Дело же объяснялось тем, что случайные прохожие, а также и те, кто нарочно приходил сюда поглазеть, часто пособляли Дэвиду; но поскольку никто не знал, какую помощь оказывали маленькому зодчему другие, всеобщему удивлению не было конца.

Хозяин тех земель, покойный баронет сэр Джеймс Нэсмит, как-то проезжал мимо этого своеобразного жилища, появившегося здесь без всякого на то права и разрешения, и сказал о нем в точности, как некогда Фальстаф: «Прекрасный дом, но на чужой земле»; казалось, бедному Дэвиду грозит потеря его убежища, сооруженного на неудачно выбранном месте; но землевладелец отнюдь не собирался производить конфискацию имущества - наоборот: он охотно простил Дэвиду его безобидный проступок и разрешил ему проживать там и дальше.

Теперь уже принято полагать, что описание внешности Элшендера с Маклстоунской пустоши является довольно точным и неискаженным портретом Дэвида с берегов Мэнора. Считается, что ростом Дэвид был около трех с половиной футов, поскольку такова была высота двери его дома, куда он проходил, не сгибаясь. В журнале «Скоте Мэгезин» за 1817 год приводятся следующие подробности о его внешности и характере; они, видимо, были сообщены тем самым мистером Робертом Чеймберсом из Эдинбурга, который проявил столько изобретательности и находчивости при собирании исторических преданий Славного Города и который другими своими публикациями внес немалый вклад в сокровищницу наших старинных народных былей. Он - земляк Дэвида Ричи и лучше других знал, где искать о нем разные интересные сведения.

«Голова у него была вытянутой и довольно необычной формы, - рассказывает этот авторитетный свидетель, - а череп такой крепкий, что он ударом головы легко вышибал филенку из двери или днище из бочки. Смех его, говорят, наводил ужас, а его резкий, по-совиному пронзительный и неприятный голос вполне соответствовал его внешности.

В его манере одеваться не было ничего необычного. Выходя из дому, он надевал старую, бесформенную шляпу, а дома носил какой-то ночной колпак, похожий на капюшон. Обуви он вообще не носил, так как никакие башмаки не годились для его искривленных, пастообразных ног, которые он тщательно обертывал до колен кусками холста. Ходил он, опираясь на кол или посох, значительно более высокий, чем он сам. Он придерживался каких-то странных, во многих отношениях необычайных, привычек, свидетельствовавших о том, что склад ума у него был столь же исковерканный, как и череп, вмещавший в себе этот ум. Главной чертой его характера была раздражительность, ревнивая неприязнь к людям. Сознание собственного уродства преследовало его, словно наваждение. А вечные насмешки и оскорбления наполнили его сердце горечью и злобой, хотя, если судить по другим чертам его характера, он отроду был ничуть не злее всех окружающих.

Детей он терпеть не мог, так как они постоянно дразнили и оскорбляли его. С незнакомыми людьми он держался сдержанно, угрюмо и грубовато; никогда не отказываясь от помощи и подаяний, он редко высказывал свою благодарность. Даже с теми, кого он мог считать своими величайшими благодетелями и к кому сам относился довольно доброжелательно, он часто бывал «капризен и раздражителен. Одна дама, знавшая его с детства и весьма обязавшая нас тем, что сообщила некоторые сведения из его жизни, рассказывала, что хотя Дэви и относился к членам семьи ее отца со всею привязанностью и уважением, на какие только был способен, они всегда вынуждены были подходить к нему с оглядкой. Однажды она пришла навестить его вместе с другой дамой, и он повел их осматривать сад и огород; с добродушной гордостью он показывал им все свои цветущие, со вкусом разбитые клумбы и грядки, как вдруг они остановились у гряды с капустой, слегка поеденной гусеницами. Когда Дэви заметил, что одна из дам улыбнулась, на его лице сразу появилась свирепая гримаса, и, воскликнув: „Проклятые черви! Они издеваются надо мной!“ - он вскочил на гряду и начал топтать и колотить кочаны своим посохом.

При сходных обстоятельствах другая дама, тоже считавшаяся старым другом Дэви, сама того не желая, смертельно оскорбила его. Он как-то водил ее по саду и изредка оглядывался, ревниво следя за нею; вдруг ему показалось, что она плюнула. «Разве я жаба, почтеннейшая, что вы плюете на меня? Разве я жаба?» - в ярости закричал он и, не слушая никаких объяснений, выгнал ее из своего сада, осыпая проклятиями и оскорблениями. Его мизантропия проявлялась в еще более резких словах, а иногда и в действиях, если его выводили из себя люди, к которым он не питал никакого уважения; в таких случаях он мог прибегнуть к неслыханным и чрезвычайно злобным проклятиям и угрозам». .

Природа во всех своих проявлениях стремится сохранить равновесие между добром и злом; вероятно, нет такой бездны отчаяния, которая не таила бы в себе утешений, свойственных ей одной. Так и у нашего бедняги, чья мизантропия шла от сознания своего противоестественного уродства, были свои радости в жизни. Вынужденный жить в полном одиночестве, он стал поклонником природы. Сад, который он возделывал с любовью и упорством, превратив свой участок каменистой пустоши в цветущий, плодородный уголок, был предметом его гордости и радости. Но он любовался красотами природы и в более широком смысле этого слова; он говорил, что мог часами с невыразимым наслаждением любоваться мягкими линиями зеленых холмов, журчащим родником, путаницей ветвей в чаще леса. Может быть, потому-то ему так нравились пасторали Шенстона и некоторые места из «Потерянного рая». Автору довелось слышать, как он своим весьма немузыкальным голосом декламировал знаменитое описание рая - по всей видимости, с полным пониманием всех его достоинств.

Другим его любимым занятием было заводить споры.

В приходской церкви он никогда не появлялся, и по-. этому считалось, что он придерживается каких-то еретических взглядов; но сам он, вероятнее всего, объяснил бы дело тем, что ему не хочется выставлять напоказ свое уродство. О потусторонней жизни он говорил чрезвычайно взволнованно, даже со слезами на глазах. Ему претила мысль, что его останки будут покоиться рядом со всяким «кладбищенским сбродом», как сам он выразился, и поэтому в качестве места последнего отдохновения он с присущим ему вкусом выбрал для себя красивый, уединенный уголок в той же лощине, где жил. Однако потом он передумал и был похоронен на кладбище мэнорской общины.

Белые карлики - звезды, имеющие большую массу (порядка солнечной) и малый радиус (радиус Земли), что менее предела Чандрасекара для выбранной массы, являющиеся продуктом эволюции красных гигантов. Процесс производства термоядерной энергии в них прекращен, что приводит к особым свойствам этих звезд. Согласно различным оценкам, в нашей Галактике их количество составляет от 3 до 10 % всего звездного населения.

В 1844 году немецкий астроном и математик Фридрих Бессель при наблюдении обнаружил небольшое отклонение звезды от прямолинейного движения, и сделал предположение о наличии у Сириуса невидимой массивной звезды-спутника.

Его предположение было подтверждено уже в 1862 году, когда американский астроном и телескопостроитель Альван Грэхэм Кларк, занимаясь юстировкой самого крупного в то время рефрактора, обнаружил возле Сириуса неяркую звезду, которую впоследствии окрестили Сириус Б.

Белый карлик Сириус Б имеет низкую светимость, а гравитационное поле воздействует на своего яркого компаньона довольно заметно, что свидетельствует о том, что у этой звезды крайне малый радиус при значительной массе. Так впервые был открыт вид объектов, названный белыми карликами. Вторым подобным объектом была звезда Маанена, находящаяся в созвездии Рыб.

Механизм образования

Белые карлики представляют собой конечную стадию эволюции небольшой звезды с массой, сравнимой с массой Солнца. В каком случае они появляются? Когда в центре звезды, например, как наше Солнце, выгорает весь водород, ее ядро сжимается до больших плотностей, тогда как внешние слои сильно расширяются, и, сопровождаясь общим потускнением светимости, звезда превращается в красного гиганта. Пульсирующий красный гигант затем сбрасывает свою оболочку, поскольку внешние слои звезды слабо связаны с центральным горячим и очень плотным ядром. Впоследствии эта оболочка становится расширяющейся планетарной туманностью. Как видите красные гиганты и белые карлики очень тесно взаимосвязаны.

Сжатие ядра происходит до крайне малых размеров, но, тем не менее, не превышает предела Чандрасекара, то есть верхний предел массы звезды, при котором она может существовать в виде белого карлика.

Виды белых карликов

Спектрально их разделяют по двум группам. Излучение белого карлика делят на наиболее распространенный «водородный» спектральный класс DA (до 80 % от общего количества), в котором отсутствуют спектральные линии гелия, и более редкий «гелиевый белый карлик» тип DB, в спектрах звезд которого отсутствуют водородные линии.

Американский астроном Ико Ибен предложил различные сценарии их происхождения: в виду того, что горение гелия в красных гигантах неустойчиво, периодически развивается слоевая гелиевая вспышка. Он удачно предположил механизм сброса оболочки в разные стадии развития гелиевой вспышки - на ее пике и в период между двумя вспышками. Образование его зависит от механизма сброса оболочки соответственно.

Вырожденный газ

До того как Ральф Фаулер в 1922 году в своей работе «Плотная материя» дал объяснение характеристикам плотности и давления внутри белых карликов, высокая плотность и физические особенности такого строения казались парадоксальными. Фаулер предположил, что в отличие от звезд главной последовательности, для которых уравнение состояния описывается свойствами идеального газа, в белых карликах оно определяется свойствами вырожденного газа.

График зависимости радиуса белого карлика от его массы. Обратите внимание: ультрарелятивистский предел ферми-газа совпадает с пределом Чандрасекара

Вырожденный газ образуется, когда расстояние между его частицами становится меньше волны де-Бройля, а значит, что на его свойствах начинают сказываться квантово-механические эффекты, вызванные тождественностью частиц газа.

В белых карликах, из-за огромных плотностей, оболочки атомов разрушаются под силой внутреннего давления, и вещество становится электронно-ядерной плазмой, причем электронная часть описывается свойствами вырожденного электронного газа, аналогичными поведению электронов в металлах.

Среди них наиболее распространены углеродно-кислородные с оболочкой, состоящей из гелия и водорода.

Статистически радиус белого карлика сравним с радиусом Земли, а масса варьируется от 0,6 до 1,44 солнечных масс. Поверхностная температура находится в пределах - до 200 000 К, что также объясняет их цвет.

Ядро

Основной характеристикой внутреннего строения является очень высокая плотность ядра, в котором гравитационное равновесие обуславливается вырожденным электронным газом. Температура в недрах белого карлика и гравитационное сжатие уравновешивается давлением вырожденного газа, что обеспечивает относительную устойчивость диаметра, а его светимость, в основном, происходит за счет остывания и сжатия внешних слоев. Состав зависит насколько успела проэволюционировать материнская звезда, в основном это углерод с кислородом и небольшие примеси водорода и гелия, которые превращаются в вырожденный газ.

Эволюция

Гелиевая вспышка и сброс внешних оболочек красным гигантом продвигает звезду по диаграмме Герцшпрунга-Рассела, обуславливая его превалирующий химический состав. Жизненный цикл белого карлика, после этого, остается стабилен до самого своего остывания, когда звезда теряет свою светимость и становится невидимой, входя в стадию так называемого «черного карлика», — конечный результат эволюции, хотя в современной литературе этот термин используется все реже.

Перетекание вещества со звезды на белый карлик, который из за низкой светимости не виден

Присутствие рядом звездных компаньонов продляет их жизнь из-за падения вещества на поверхность через формирование аккреционного диска. Особенности аккреции вещества в парных системах могут приводить к накоплению вещества на поверхности белых карликов, что в результате приводит к взрыву новой или сверхновой звезды (в случае особо массивных) типа Ia.

Взрыв сверхновой в представлении художника

В случае если в системе «белый карлик - красный карлик» аккреция нестационарна, результатом может быть своеобразный взрыв белого карлика (например U Gem (UG)) или же новоподобных переменных звезд, взрыв которых носит катастрофический характер.

Остаток сверхновой SN 1006 — представляет собой взорвавшейся белый карлик, который находился в двойной системе. Он постепенно захватывал вещество звезды-компаньона и возрастающая масса спровоцировала термоядерный взрыв, который разорвал карлика

Положение на диаграмме Герцшпрунга-Рассела

На диаграмме они занимают левую нижнюю часть, принадлежа ветви звезд, покинувших главную последовательность из состояния красных гигантов.

Здесь находится область горячих звезд с низкой светимостью, которая является второй по численности среди звезд наблюдаемой Вселенной.

Спектральная классификация

Множество Белых карликов в шаровом скоплении М4, снимок Хаббла

Они выделены в особый спектральный класс D (от английского Dwarfs - карлики, гномы). Но в 1983 году Эдвард Сион предложил более точную классификацию, которая учитывает различия их спектров, а именно: D (подкласс) (спектральная особенность) (температурный индекс).

Существуют следующие подклассы спектров DA, DB, DC, DO, DZ и DQ, которые уточняют наличие или отсутствие линий водорода, гелия, углерода и металлов. А спектральные особенности P, H, V и X уточняют наличие или отсутствие поляризации, магнитного поля при отсутствии поляризации, переменность, пекулярность или неклассифицируемость белых карликов.

1. Какой ближайший белый карлик к Солнцу? Ближайший это звезда ван Маанена, которая представляет собой тусклый объект находящийся всего в 14,4 световых лет от Солнца. Она расположена в центре созвездия Рыб.

   

   Звезда ван Маанена — самый близкий, одиночный белый карлик

   Звезда ван Маанена является слишком слабой, чтобы мы смогли ее увидеть невооруженным глазом, ее звездная величина 12,2. Однако если рассматривать белый карлик в системе со звездой, то ближайшим является Сириус Б, удаленный от нас на расстояние 8.5 световых лет. Кстати, самый известный белый карлик это Сириус Б.

   

   Сравнение размеров Сириуса В и Земли

2. Самый большой белый карлик располагается в центре планетарной туманности М27 (NGC 6853), которая больше известна как туманность Гантель. Она находится в созвездии Лисички, на расстоянии около 1360 световых лет от нас. Ее центральная звезда больше, чем любой другой известный белый карлик, на данный момент.

   

3. Самый маленький белый карлик имеет неблагозвучное название GRW +70 8247 и находится примерно в 43 световых лет от Земли в созвездии Дракона. Его звездная величина около 13 и виден он только через большой телескоп.
4. Срок жизни белого карлика зависит от того, как медленно он будет остывать. Иногда на его поверхности накапливается достаточно газа и он превращается в сверхновую типа Ia. Продолжительность жизни весьма велика - миллиарды лет, а точнее 10 в 19 степени и даже больше. Большая продолжительность жизни связана с тем, что они очень медленно остывают и у них есть все шансы дожить до конца Вселенной. А время остывания пропорционально четвертой степени температуры.

   

5. Среднестатистический белый карлик размеры имеет в 100 раз меньше чем наше Солнце, а при плотности 29000 кг/кубический сантиметр, вес 1 кубического см равняется 29 тоннам. Но стоит учитывать, плотность может варьировать в зависимости от размеров, от 10*5 до 10*9 г/см3.
6. Наше Солнце в конечной стадии превратится в белый карлик. Как бы грустно это не звучало, но масса нашей звезды не позволяет ей превратиться в нейтронную звезду или черную дыру. Солнце превратится в белого карлика и будет в таком виде существовать еще миллиарды лет.
7. Как превращается звезда в белый карлик? В основном все зависит от массы, давайте рассмотрим на примере нашего Солнца. Пройдет еще несколько миллиардов лет и Солнце начнет увеличиваться в размерах, превращаясь в красного гиганта, связанно это с тем, что весь водород выгорит в его ядре. После того, как водород выгорит начнется реакция синтеза гелия и углерода.

   В результате этих процессов звезда становится нестабильной и возможно образование звездных ветров. Так как реакции горения более тяжелых элементов чем гелий, приводят к большему выделению тепла. При синтезе гелия, некоторым участкам, расширившейся внешней оболочки Солнца, удастся оторваться и вокруг нашей звезды сформируется планетарная туманность. В результате от нашей звезды в конечном итоге останется одно ядро и когда Солнце превратится в белый карлик в нем уже прекратятся реакции ядерного синтеза.

8. Планетарная туманность, которая образуется в результате расширения и сброса своих внешних оболочек часто очень ярко светится. Причина заключается в том, что оставшееся от звезды ядро (считай белый карлик) остывает очень медленно, а высокая температура поверхности в сотни тысяч и миллионы градусов по Кельвину, излучает, в основном, в далеком ультрафиолете. Газы туманности поглощая эти УФ кванты, переизлучают их в видимой части света, попутно поглотив часть энергии кванта и светят очень ярко, в отличии от остатка, который в видимом диапазоне очень тусклый.

   

Ответы на вопросы

1. Чем отличается белый карлик от ? Вся эволюция звезды основывается на первоначальной ее массе, от этого параметра и будет зависть ее светимость, продолжительность жизни и во что она превратится в конце. Для звезды массой 0,5-1,44 солнечной, жизнь закончится тем, что звезда расширится и превратится в красного гиганта, который сбросив свои внешние оболочки образует планетарную туманность оставит после себя лишь одно ядро, состоящее из вырожденного газа.

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

   Это упрощенный механизм того, как образуется белый карлик. Если масса звезды больше 1,44 массы Солнца (так называемый предел Чандрасекара, при котором звезда может существовать как белый карлик. Если масса будет превышать его, то она станет нейтронной звездой.), то звезда израсходовав весь водород в ядре начинает синтез более тяжелых элементов, вплоть до железа. Дальнейший синтез элементов, которые тяжелее железа, невозможен т.к. требует больше энергии чем выделяется в процессе синтеза и ядро звезды коллапсирует в нейтронную звезду. Электроны срываются с орбит и падают в ядро, там сливаются с протонами и в итоге образуются нейтроны. Нейтронное вещество весит в сотни и миллионы раз больше чем любое другое.

2. Отличие белого карлика и пульсара. Все те же самые отличия что и в случае с нейтронной звездой, только стоит учитывать, что пульсар (а это и есть нейтронная звезда) еще и очень быстро вращается, десятки раз в секунду, а период вращения белого карлика составляет, на примере звезды 40 Eri B, 5 часов 17 минут. Разница ощутима!

   

   Пульсар PSR J0348 +0432 — нейтронная звезда и белый карлик

3. Из-за чего светятся белые карлики? Так термоядерные реакции уже не происходят все имеющееся излучение это тепловая энергия, так почему они светятся? По сути он медленно остывает, как раскаленное железо, которое сперва ярко белое, а затем краснеет. Вырожденный газ очень хорошо проводит тепло из центра и он остывает на 1% за сотни миллионов лет. Со временем остывание замедляется и он может просуществовать триллионы лет.
4. Во что превращаются белые карлики? Возраст Вселенной слишком мал, для того чтобы могли образоваться, так называемые, черные карлики, конечной стадия эволюции. Так что видимых подтверждений у нас пока нет. На основе расчетов его остывания мы знаем лишь одно, что их продолжительность жизни, имеет поистине огромную, превышающую возраст Вселенной (13,7 млрд. лет) и теоретически составляющую триллионы лет.
5. Существует ли белый карлик с сильным магнитным полем как у нейтронной звезды? Некоторые из них обладают мощными магнитными полями, гораздо сильнее, чем любые созданные нами на Земле. Например, сила магнитного поля на поверхности Земли составляет всего от 30 до 60 миллионных долей тесла, в то время как напряженность магнитного поля белого карлика может достигать 100 000 тесла.

   

   Но нейтронная звезда, обладает поистине сильным магнитным полем - 10*11 Тл и называется магнетаром! На поверхности некоторых магнетаров могут образовываться толчки, которые формируют колебания в звезде. Эти колебания часто приводят к огромным выбросам гамма-излучения магнетаром. Так, например, магнетар SGR 1900+14, который находится на расстоянии на 20 000 световых лет, в созвездии Орла, взорвался 27 августа 1998 г. Мощная вспышка гамма излучения была настолько сильной, что заставила выключить аппаратуру космического аппарата NEAR Shoemaker в целях ее сохранения.

Научно-популярный фильм о героях нашей статьи