Белые карлики

1.

БЕЛЫЕ КАРЛИКИ
В Ы П О Л Н И Л А С Т УД Е Н Т К А П Е Р В О Г О К У Р С А
ВОЛОСТНОВА АЛЁНА, ГРУППА К-21-19

2.

БЕЛЫЕ КАРЛИКИ
распространенный тип звезд с
малой светимостью и
огромной массой. В нашей
галактике они составляют
несколько процентов от
общего числа звезд. Это
компактные объекты,
размером примерно с Землю.
Температура внутри них
невысока, так что ядерные
реакции не протекают.
Запасенная энергия
постепенно уменьшается за
счет излучения
электромагнитных волн.

3.

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ
В 1844 году выдающимся немецким математиком
и астрономом Фридрихом Бесселем во время
наблюдения за Сириусом был зафиксирован факт
незначительного отклонения звезды от прямого
курса. Это натолкнуло его на мысль, что у
Сириуса, может быть, массивная звезда-спутник.
Его теория нашла подтверждение спустя 18 лет,
когда американским конструктором телескопов и
астрономом Альваном Грэхэмом Кларком была
обнаружена неяркая звезда возле Сириуса,
получившая в дальнейшем название Сириус Б. В
1896 году астрономом Джоном Шеберле был
открыт Процион В, существование которого было
предсказано Бесселем ещё в 1844 году. Само
название «Белый карлик» предложил
использовать Виллем Лейтен в 1922 году.

4.

Белые карлики представляют собой конечную стадию
эволюции небольшой звезды с массой, сравнимой с
массой Солнца. 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.
МЕХАНИЗМ
ОБРАЗОВАНИЯ
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.

5.

ВИДЫ БЕЛЫХ КАРЛИКОВ
Спектрально их разделяют по двум группам.
Излучение белого карлика делят на наиболее
распространенный «водородный»
спектральный класс DA, 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.

6.

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.
Вырожденный газ образуется, когда расстояние между его
частицами становится меньше волны де-Бройля, а значит, что
на его свойствах начинают сказываться квантовомеханические 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.

7.

СТРОЕНИЕ
* Среди них наиболее
распространены углероднокислородные 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.

8.

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.

9.

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.
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.
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.

10.

Звезда Сириус или альфа Большого Пса является
самой яркой звездой созвездия Большого Пса. С
видимой звездной величиной -1.46, Сириус
Является самой яркой звездой на небосводе
(кроме Солнца). Его абсолютная величина
составляет 1.45, а расположен он на расстоянии 8.6
световых года. Сириус на самом деле представляет
собой двойную звездную систему, состоящую из
звезды главной последовательности, которая
обозначается Сириус А (спектральный класс A1Vm)
и слабого белого карлика (спектральный класс
DA2), который обозначается как Сириус В.
Расстояние между Сириусом А и его компаньоном
колеблется между 8.1 и 31.5 астрономическими
единицами. Звезда Сириус является настолько
яркой, из-за высокой собственной светимости и
близости к Земле. Система Сириус является одной
из ближайших соседей Земли.
СИРИУС

11.

ЗВЕЗДА ВАН
МААНЕНА
Звезда ван Маанена относится к звездам
спектрального класса DZ7. Она удалена от
Солнца на расстояние 14,1 световых лет. Изза такого расстояния, а также малой
светимости звезды (которая, согласно
астрономическим подсчетам, в пять тысяч
раз меньше светимости Солнца) Звезда ван
Маанена видна с Земли только при помощи
мощных оптических приборов. Масса звезды
ван Маанена равняется 0,7 массы нашего
Солнца. Что касается размеров звезды, то
они практически сопоставимы с нашей
планетой. Звезда ван Маанена не имеет
собственного источника энергии и, как
другие белые карлики, светит за счет
остаточного теплового излучения.

12.

О БЕЛЫХ КАРЛИКАХ,
КОТОРЫЕ УЖЕ
ОСТЫЛИ
Через миллиарды лет белые
карлики становятся чёрными, то
есть звёздами, которые не
излучают видимый свет. На
текущий момент подобные
небесные объекты во всей
Вселенной отсутствуют, ведь
возраст самых первых звёзд
слишком мал: не более 13 млрд лет.
Но при этом некоторые белые
карлики уже успели остыть до
температурной отметки менее 4000
C. Важная роль на завершающих
этапах остывания чёрных карликов
отводится гравитационному
захвату и процессу, при котором
происходит аннигиляция тёмной
материи.

13.

ВЫВОД
• псптпапавервра
Во Вселенной, помимо молодых звезд видимого спектра,
существует огромное количество звезд, горящих едва
заметным тусклым светом. Это белые карлики – звезды,
прошедшие практически полный цикл эволюции, звездная
карьера которых катится к закату.
• арапра
Каждая звезда, подобная нашему Солнцу, закончит свои дни
в статусе белого карлика. Этот этап в жизни звезды будет
блеклым, невзрачным и в то же время достаточно долгим. В
конечном итоге белый карлик умрет.

14.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!