Уважаемые пользователи Голос!
Сайт доступен в режиме «чтение» до сентября 2020 года. Операции с токенами Golos, Cyber можно проводить, используя альтернативные клиенты или через эксплорер Cyberway. Подробности здесь: https://golos.io/@goloscore/operacii-s-tokenami-golos-cyber-1594822432061
С уважением, команда “Голос”
GOLOS
RU
EN
UA
vp-cosmos
6 лет назад

Белые карлики, нейтронные звёзды и чёрные дыры

Рубрика "Астрономия"

Всем пируват!

     Уолтер Левин – бывший преподаватель МТИ (Массачусетский Технологический Институт), известный современный физик. Будучи еще студентом, писал диссертацию о физике ядра, но когда стал профессором, на смену ядерной физике пришла астрофизика. В одном из своих недавних интервью Левин рассказал о трёх наиболее интересных для него астрономических объектах: белые карлики, нейтронные звёзды и чёрные дыры.

Чем же они интересны и как связаны между собой? Вот главные вопросы сегодняшнего поста.

Откуда берутся белые карлики? Наверняка многие знают, что они не входят в область главной последовательности звезд на диаграмме Герцшпрунга-Рассела:

       Когда звезда относительно небольшой массы истощает своё ядерное топливо, она «раздувается», сбрасывая внешние оболочки. Образуется планетарная туманность, в центре которой остаётся белый карлик. Его радиус сравним с радиусом Земли, а масса немного больше солнечной.

       Поэтому плотность таких звёзд довольно высока. Почему бы им не сжиматься до бесконечно большой плотности? Принцип запрета Паули не позволяет электронам быть в одном и том же квантовом состоянии (электрон является фермионом), поэтому при увеличении плотности звезды электроны начинают двигаться с большей скоростью. Это создает дополнительное давление изнутри, предотвращающее полное сжатие.

      Светимость белых карликов, как видно из диаграммы, низкая, поэтому их трудно регистрировать в оптическом диапазоне. Однако самый известный белый карлик – Сириус В – был пойман в телескоп Альваном Кларком еще в 1862 году. Вместе с Сириусом А (или просто - Сириусом) Сириус В составляет двойную систему белого карлика и звезды главной последовательности. Период обращения Сириуса В составляет около 50 лет.

Иллюстрация наиболее вероятного вида системы

        Если Сириус А до сих пор горит, значит Сириус В раньше был намного массивнее его: в тяжёлых звёздах термоядерный синтез протекает быстрее, поэтому и «умирают» они раньше. В определенный момент Сириус В стал красным гигантом, затем сбросил внешние оболочки. Как быть с тем, что белые карлики, их большинство, - это часть так называемой невидимой астрономии?

        Регистрировать их в рентгеновском диапазоне. Зарождение рентгеновской астрономии – относительно недавнее событие (середина ХХ века). Для сравнения снимок системы Сириуса: А выглядит тусклее В, хотя в видимом диапазоне светимость А больше на несколько порядков.

        Белый карлик может быть компонентом тесно связанной гравитационной системы, в которой вещество звезды-соседа перетекает на него.

         Нейтронная звезда – тоже один из завершающих этапов существования звезды, но только масса «умирающей» звезды должна быть больше. Естественно предположить, что нейтронные звёзды в основном состоят из нейтронов. Как это возможно? Атомы состоят из нейтронов и протонов в ядре и электронов. При огромной плотности электроны сливаются с протонами, тем самым делая из них нейтроны. Кстати, этот процесс высвобождает нейтрино.

Примерное строение нейтронной звезды:

Твёрдая оболочка состоит из некоторых химических элементов.

      Некоторые нейтронные звёзды вращаются с высокими скоростями – несколько сотен оборотов в секунду. Также они обладают сильными магнитными полями.

Нейтронные звёзды подразделяются на:

  • Эжекторы, они же радиопульсары (выброс заряженных частиц, излучающих в радиодиапазоне);
  • Аккреторы, они же рентгеновские пульсары (вещество достигает поверхности такой звезды, нагревается до очень высоких температур и начинает излучать в рентгеновском диапазоне);
  • Георотаторы (материя не попадает на звезду из-за её магнитного поля);

Пропеллеры (плохо изученный вид, скорее всего, ничем не примечательный – обычная звезда из нейтронов).
Остановимся на аккреторах. Их свойства, а именно низкая скорость вращения и подходящее магнитное поле, позволяют им находиться в двойных системах.

        Системы с нейтронными звёздами – мощные источники рентгеновского излучения. Материя остывающей звезды перетекает на аккретор. По достижении материей его поверхности высвобождается много гравитационной потенциальной энергии. Окрестный газ начинает нагреваться до нескольких миллионов кельвинов и излучать в рентгеновском диапазоне.

         Наконец, чёрные дыры. В общепринятом понимании, это область континуума с таким гравитационным притяжением, что её не могут покинуть даже фотоны. Вторая космическая скорость черных дыр превышает скорость света. Один из вариантов их возникновения – последняя стадия эволюции звёзд, массы которых намного превышают солнечную. Чёрные дыры звёздной массы являются одним из компонентов системы, имеющей название «микроквазар».

           До коллапса более массивной звезды это была обычная двойная система звёзд. Теперь же вещество горящей звезды перетекает на чёрную дыру. Возникают джеты из частиц, которые сопровождаются излучением в радио- и рентгеновском диапазонах. Их появление обусловлено взаимодействием магнитного поля с диском материи около черной дыры (аккреационным диском).

Кроме того, чёрные дыры – предмет спора учёных по многим причинам:

  • «Битва при чёрной дыре» - противостояние Леонарда Сасскинда и Стивена Хокинга. Они имели разные представления о том, что происходит с объектом (информацией), попавшей в чёрную дыру.
  • Что находится внутри черной дыры? То, о чем мы можем лишь предполагать, - сингулярность – бесконечно малый размер и бесконечно большая плотность.

Однако тема чёрных дыр требует отдельного обсуждения.
Итак, все эти объекты объединены тем, что являются:

  1. Завершающим этапом эволюции звёзд (разных масс);
  2. Компонентами двойных систем;
  3. Мощными источниками рентгеновского излучения.

    Белые карлики, нейтронные звёзды и чёрные дыры представляют немалый интерес для астрофизиков. В настоящее время происходит их активное изучение.

 

До встречи в следующих постах!

 

Источники изображений: 1 2 3 4 5 6 7 8 

222
364.931 GOLOS
На Golos с October 2017
Комментарии (5)
Сортировать по:
Сначала старые