Baltosios nykštukinės žvaigždės, jų įvairios formos ir vertė mokslui

Nevertinkite baltojo nykštuko pagal jo dydį

Kai mūsų Saulė sensta ir jos dydis sumažės, ji suformuos mažą baltą nykštukę žvaigždę, kuri yra į saulę panašių žvaigždžių pabaiga. Negalima vertinti baltosios nykštukės žvaigždės pagal dydį!

# 1: Baltosios nykštukinės žvaigždės yra Žemės dydžio, bet turi Saulės masę

Vienas iš pirmųjų rastų baltųjų nykštukų, Sirius B yra tik Žemės dydis, todėl žvaigždei jis yra gana mažas.

Baltosios nykštukės žvaigždė Sirijus B, palyginti su žeme. Šaltinis: ESA

Ir vis dėlto ji sugeba sutramdyti maždaug tokią pat masę kaip mūsų Saulė, todėl ji yra daug tankesnė. Galingas Sirijaus B gravitacinis laukas yra 350 000 kartų didesnis nei Žemės, o tai reiškia, kad 68 kg svorio žmogus jo paviršiuje svertų 25 milijonus kg!

Mokslinė bendruomenė prieš šimtmetį manė, kad toks didelis tankis yra neįmanomas. Gražiai perfrazavo Arthuras Eddingtonas, atradęs tokią baltąją nykštukę:

Sužinojome apie žvaigždes gaudami ir aiškindami pranešimus, kuriuos mums atneša jų šviesa. Dešifruotas Sirijaus kompaniono pranešimas sklido taip: „Aš esu sudarytas iš medžiagos, 3000 kartų tankesnės už viską, ką kada nors esi sutikęs; tonos mano medžiagos būtų mažas grynuolis, kurį galėtumėte sudėti į degtukų dėžutę. “ Kaip galima atsakyti į tokią žinutę? Daugelis iš mūsų 1914 m. Pateikė atsakymą: „Užsičiaupk. Nekalbėk nesąmonių. “

# 2: Kuo masyvesnė baltoji nykštukė, tuo mažesnis jos dydis!

Praėjus raudonajam milžiniškam etapui ir praleidus visus išorinius dujų sluoksnius, į saulę panašių žvaigždžių likęs branduolys nesugeba sulieti materijos, kad išlaisvintų šviesą ir energiją. Tokiu būdu gravitacija perima ir sutraukia elektronus tokiose žvaigždėse, kad būtų užtikrintas didelis jų tankis. Kuo didesnis sunkumas dėl didesnės masės, tuo labiau gniuždomas.

Hablo kosminiu teleskopu pavaizduotos baltos nykštukinės žvaigždės. Šaltinis: Vikipedija

Kad gravitacija dar labiau suspaustų baltąją nykštukę, ji privalo priversti visus elektronus užimti visas turimas erdves (energijos būsenas). Be to, kvantinė mechanika daugiau neleis gravitacijai suspausti žvaigždės: Paulio išskyrimo principas sako, kad nė vienas elektronas negali užimti tos pačios energijos būsenos. Ši viršutinė sunkio jėgos, galinčios sutraiškyti baltąją nykštukę, riba yra maksimali masė, kurią ji gali turėti, vadinama Chandrasekhar riba. Taigi masyviausia baltojo nykštuko žvaigždė yra mažiausia aplink.

# 3: Baltosios nykštukės iš tikrųjų gali tapti supernova!

Baltosios nykštukinės žvaigždės kartais aptinkamos artiose dvejetainėse sistemose, kur kita žvaigždė yra mažiau masyvi nei mūsų Saulė. Dėl šių žvaigždžių artumo ir didelio baltosios nykštukės gravitacinio traukos ji traukia materiją iš kompaniono!

Baltoji nykštukė žvaigždė, atitraukianti medžiagą nuo žvaigždės kompanionės ir suformuojanti kirpimo diską. Šaltinis: Vikipedija

Medžiaga sudaro akinimo diską aplink baltąją nykštukę (dėl kampinio impulsų išsaugojimo) ir pradeda kristi ant jo su didžiuliu energijos kiekiu. Krintanti medžiaga padidina baltosios nykštukės tankį. Jei tankis peržengia didžiausią baltojo nykštuko stabilumo ribą (kaip aptarta aukščiau), tai sukelia išsiliejusį anglies susiliejimą, dėl kurio visa žvaigždė pereina į supernovą ir sunaikina visą žvaigždę per kelias sekundes.

# 4: Baltosios nykštukės gali būti ir pulsarai!

Baltosios nykštukės žvaigždės „AR Sco“ elektromagnetinis laukas yra 100 milijonų kartų galingesnis nei Žemės, ir ji sukasi aplink save tik per 2 minutes. Toks galingas magnetinis laukas sukuria intensyvius į švyturį panašius spinduliuotės ir dalelių pluoštus, kurie šaudo į savo palydovą raudonąją nykštukę žvaigždę ir sukuria joje didžiulę elektros srovę.

Tokia labai poliarizuota spinduliuotės emisija, kurią kontroliuoja žvaigždės magnetinis laukas, neutroninėse žvaigždėse buvo matoma tik anksčiau. Tokios žvaigždės vadinamos pulsarais, o dabar šiai šlovei turi pretenzijas ir baltosios nykštukės.

# 5: Baltosios nykštukės kaip ryškus gravitacinių bangų šaltinis

1600 šviesmečių atstumu du tankūs balti nykštukai yra užfiksuoti spiraliniu šokiu aplink vienas kitą, o kiekviena orbita trunka vos 5 minutes. Jie ilgainiui sugrius ir sudarys dar tankesnę neutroninę žvaigždę, nes orbita nuolat suyra dėl bendrojo reliatyvumo dėsnių. Tai atlaisvina gravitacines bangas, kaip čia pavaizduota:

Baltosios nykštukės žvaigždės dvejetainėje sistemoje RX J0806.3 + 1527 ir jų didžiausias likimas. Šaltinis: NASA

Tikimasi, kad ši sistema yra vienas ryškiausių žmonėms žinomų gravitacinių bangų šaltinių ir bus pagrindinis būsimos gravitacinių bangų kosminės observatorijos LISA taikinys.

# 6: Baltosios nykštukės gali būti naudojamos nustatyti Visatos amžių

Nors baltosios nykštukės nesusiliečia su kaupu, kad generuotų šilumą ir šviesą, jų mažas paviršiaus plotas reiškia, kad jos labai vėsta, todėl ilgą laiką išlieka karštos. Kuo vėsesnė baltoji nykštukė žvaigždė, tuo daugiau laiko reikia atvėsti toliau, pavyzdžiui, prie kavos puodelio. Kadangi Visata dar gana jauna, visi žinomi balti nykštukai vis dar yra gana karšti ir šviečia balti. Prireiks milijardų metų, kol baltasis nykštukas pasidarys tamsiai raudonas ir pradės mirti.

Kadangi aušinimas vyksta lėčiau ir lėčiau, laikui bėgant trunka milijonais baltoji nykštukė taps negyva juoda nykštukė. Pažvelgus į seniausių baltųjų nykštukų aušinimo stadiją, Hablo kosminis teleskopas buvo naudojamas Visatos amžiui nustatyti. Rezultatai sutapo su kitais 13–14 milijardų metų vertinimais.

O, o baltųjų nykštukių seismologiniai stebėjimai rodo, kad jų šerdys yra kristalizuotos kaip deimantai.

Išvada

Baltosios nykštukės yra labai įdomios ir suteikia galimybę mokslininkams išbandyti įvairiausius fizikos būdus.

Nuo supernovų tipo tyrimo iki Visatos amžiaus nustatymo iki būsimos gravitacinių bangų observatorijos, baltosios nykštukės turi išskirtinę mokslinę vertę.

PS: Aš padariau astrofizikos tyrimų projektą dėl baltosios nykštukės žvaigždės dvejetainėje žvaigždžių sistemoje, tirdamas rentgeno spinduliuotės impulsus. Sistema žavi! : D