Путешествие к Звёздам. 1:39:02. KOSMO. Смотрите видео онлайн «Звёзды-долгожители с буйным нравом: что такое красные карлики» на канале «Сергей Чумаков.
Двуликий карлик: астрономы нашли странную звезду, состоящую из гелия и водорода
Желтые карлики не являются настоящими карликовыми звездами, по крайней мере, не в том смысле, что красные или белые карлики. Астрономы говорят, что найденный крошечный белый карлик, названный ZTF J1901+1458, родился как раз из пары двух "постаревших" звезд. Онлифанщица-карлик с двумя вагинами рассказала об особом правиле их использования. Телескоп TESS нашел крупный коричневый карлик с массой 77 Юпитеров.
НАСА показало «глаз» белого карлика
Судя по этому, система содержит очень много неона, кремния, серы, а ее раскаленная туманность достигает температуры в миллионы градусов. Точную массу звезды ученые пока не определили. По их приблизительным оценкам она составляет более чем 1,4 Солнца. Скорее всего, она возникла при слиянии пары белых карликов и один из них был кислородно-неоново-магниевым.
Они образуются в результате гибели звезд, имеющих массу около 10 солнечных.
Вы можете ожидать увидеть внешний слой водорода, иногда смешанный с гелием, или просто смесь гелия и углерода. Вы не ожидаете увидеть эту комбинацию водорода и углерода в то же время, поскольку между ними должен быть толстый слой гелия, который не позволит им существовать» — говорят ученые. Чтобы решить загадку, астрономам необходимо было раскрыть истинное происхождение звезды. Белые карлики — это остатки звезд, подобных нашему Солнцу, которые сожгли все свое топливо и сбросили внешние слои. Большинство из них относительно легкие, с массой примерно 0,6 массы нашего Солнца, но этот весит 1,14 солнечных масс, почти в два раза больше средней массы.
Несмотря на то, что он тяжелее нашего Солнца, он сжат в две трети диаметра Земли. Возраст белого карлика также является ключом к загадке.
При вращении в паре такие белые карлики могут приближаться до соприкосновения и тогда вспыхивать сверхновой звездой типа Ia. Но при взрыве белые карлики не разрушились, а образовали новый звездный объект, который окружен плотным облаком газа и пыли. Его исследованием занималась команда ученых, которую возглавила Лидия Оскинова, астроном Потсдамского и Казанского университетов. Систему обнаружили в 2019 году. Наблюдения с помощью космического рентгеновского телескопа XMM-Newton показали яркое излучение звезды J005311.
Возможно, ученые застали карлика за этим занятием. После образования белых карликов более тяжелые элементы опускаются в их ядра, а легкие элементы, в том числе и водород, поднимаются на поверхность.
Но по мере остывания белых карликов происходит смешение материалов. В некоторых случаях водород смешивается с внутренним веществом и разбавляется так, что гелий начинает преобладать. Однако смешиванию материалов могут препятствовать магнитные поля. Если магнитное поле сильнее с одной стороны, то на этой стороне смешивание будет слабее — следовательно, там будет больше водорода. Другая теория, предложенная исследователями, также связана с магнитными полями.
Обнаружен рекордсмен среди затменных двойных белых карликов
Однако недавно австралийские астрономы заметили белый карлик в процессе перехода, подогреваемый кристаллизацией остывающего вещества. Когда ресурсы для термоядерного синтеза заканчиваются, звезда умирает. Ее дальнейшая судьба зависит от массы; звезды средних размеров становятся белыми карликами. Они сбрасывают внешние оболочки, а ядро, которое больше не поддерживает внутреннее давление термоядерных реакций, коллапсирует. Возникший компактный и сверхплотный объект насыщен сравнительно тяжелыми элементами, такими как углерод, которые образовались во время прошлой жизни звезды. По звездным меркам, белые карлики тусклы, но продолжают излучать, постепенно рассеивая, тепло, пока не превратятся в черных карликов. Ни один такой объект пока не известен: теория предсказывает, что процесс занимает невероятное время, возможно, до сотен миллиардов и триллионов лет.
Эти звёзды вспыхивают как сверхновые уже спустя 30 миллионов лет после рождения. Образуется чёрная дыра. Наконец, голубые гипергиганты — светила высшей девятой категории — никогда не вступают на главную последовательность. Их светимость может превышать солнечную в миллион раз, а масса примерно в 500 раз. Но только на момент начала термоядерных реакций. Интенсивность синтеза в гипергигантах такова, что давление излучения сразу же начинает изгонять водород из гравитационной ямы, в глубине же он полностью выгорает прежде, чем звезда окончательно сформируется, перестав быть «молодой». Наработанный гелий, в свою очередь, сразу включается в процесс горения. Затем в глубине ядра детонирует углерод… Но это лишь «псевдосверхновая». Сбросив в пространство остатки водорода и потеряв три четверти начального вещества, гипергигант превращается в сравнительно стабильную ведь с потерей массы снижается и давление в недрах звезду Вольфа-Райе — пылающий шар, состоящий по большей части из гелия. Температура фотосферы звезды может быть очень высока, но наблюдателю она кажется багровой. Образующийся при сгорании гелия углерод заполняет хромосферу поглощающими свет тучами сажи. Завершается карьера гипергиганта впечатляющим взрывом гиперновой, лишь вдесятеро менее мощным, чем в случае коллапса нейтронной звезды в кварковую. Природа этого взрыва неизвестна, результатом же оказывается образование чёрной дыры в 5—15 солнечных масс. Все звёзды Масса предопределяет судьбу звезды не полностью. Влияние на эволюцию светила могут оказывать скорость вращения или взаимодействие с другими телами. Обмен веществом в двойных системах практически неизбежен. Встречаются и переменные типа W Большой Медведицы — пары настолько тесные, что звёзды в них сливаются в единое гантелеобразное тело. В плотных же скоплениях не редки «голубые отставшие» звёзды, получившие дополнительный водород, поглотив один из компонентов «кратной» системы. Отдельную категорию составляют звёзды химически-пекулярные необычные — углеродные, бариевые, ртутно-марганцевые, а также «кремниевые» Ar-звёзды и Amзвёзды, в спектре которых усилены линии сразу нескольких тяжёлых металлов. Конечно же, «ртутные» звёзды состоят отнюдь не из ртути. Доля этого металла в их массе не выше, чем в составе большинства прочих светил. Просто некие факторы — обмен массой, замедленное вращение, слишком сильное магнитное поле — таким образом влияют на движение вещества в конвективной зоне, что в фотосферу попадают тяжёлые химические элементы, которые в нормальной ситуации должны «тонуть». Ахернар — в полтора раза сплющенная бешеным вращением бело-голубая звезда в семь раз массивнее Солнца. Лёгкие гиганты не оставляют после себя достаточно плотное облако, тяжёлые же — взрываются в конце эволюции В современном космосе взрывы сверхновых — самые масштабные и, следовательно, наиболее интересные с точки зрения науки события. Проблема лишь в том, что из четырёх катастрофических процессов, объединяемых под названием «сверхновая», научное объяснение имеет только один, самый слабый, — термоядерная детонация углерода на белом карлике. События, предшествующие рождению нейтронной звезды, понятны лишь в общих чертах. При синтезе железа из кремния выделение энергии ничтожно, а давление излучения не позволяет остановить дальнейшее сжатие звезды. Ядра же железа, сливаясь, порождают ещё более тяжёлые, а затем и сверхтяжёлые и нестабильные элементы. И тут-то пресловутый конфликт теории относительности и квантовой механики переходит в фазу силового противостояния. Гигантское ядро должно немедленно распасться… а ему некуда! Гравитационное сжатие вынуждает материю принимать состояния, запрещённые с точки зрения квантовой механики… Из самых общих соображений ясно: что-то будет! Но что конкретно? Язык математики бессилен описать столкновение непреодолимой силы с несокрушимым препятствием. Или коллапс нейтронной звезды. Конечно, превращение нуклонов в кварк-глюонную плазму вполне возможно. В первые сто секунд после Большого взрыва случалось ещё и не такое! Но где Большой взрыв, а где нейтронная звезда с её смешными с позиций физики высоких энергий миллионами кельвинов? Гипотеза, впрочем, всё равно считается убедительной. Ибо альтернативные пути получения такого же количества лучистой энергии подразумевают что-то вроде столкновения обычной звезды со звездой из антиматерии. А это уже перебор даже с точки зрения астрофизиков, способных воображать самые невероятные процессы. Если слабые «углеродные» сверхновые производят преимущественно кремний и кислород, то более мощные «нейтронные» обогащают галактический газ в первую очередь железом и никелем Наконец, с образованием чёрных дыр тоже не возникает вопросов — но лишь при рассмотрении проблемы на упрощённом уровне «сферического коня в вакууме». Современные модели гравитационного коллапса, включая и самые экстравагантные, трактуют материю как бесконечно сжимаемый идеальный газ. А чтобы вторая космическая скорость сравнялась со скоростью света и возник горизонт событий, плотность тела массой 3 — 15 солнечных должна превысить плотность гипотетической кварковой звезды, вещество которой ведёт себя как несжимаемая жидкость… И ничего, если бы проблема ограничивалась этим.
А значит в какой-то момент потомкам людей или другим существам предстоит искать этот последний дом. А там, где есть планеты, пригодные к жизни, могут быть и инопланетяне. Телескоп Кеплера помог определить нам, что по крайней мере у половины всех красных карликов есть каменистые планеты размером с четыре Земли. Многие из них даже находятся в области, где возможна жидкая вода и комфортная температура. Но так как красные карлики не особенно "горячие", то планета должна быть достаточно близко к звезде, чтобы поддерживать жизнь. Примерно на расстоянии Меркурия в нашей системе. И это проблематично. Есть большая вероятность, что такая планета не будет вращаться вокруг своей оси — одна ее часть всегда будет повернута к звезде, другая от нее. Одна сторона будет раскаленной, другая покрытая вечной мерзлотой. Не самые приятные условия для жизни. Впрочем, океаны могут распределять часть тепла, создавая достаточно стабильные условия. Конечно, если планета не потеряет всю воду из-за высокой температуры. Тогда ее едва ли можно назвать популярным местом для проведения последних дней. К сожалению, большинство красных карликов имеют варьирующееся выделение энергии. Это может приводить к замерзанию океанов. А солнечные бури могут удваивать яркость в течение минут, уничтожая атмосферу планет и делая их непригодными для жизни. В общем, условия суровые.
На примере одной из экзопланет земного типа исследователи выяснили, что небесные тела, вращающиеся вокруг небольших звёзд, могут оказаться безжизненными камнями. Препятствиями для возникновения атмосферы, необходимой для зарождения и поддержания жизни, являются не только малые размеры светил, но и слишком близко расположенные к ним орбиты большинства экзопланет. О ранее неизученных факторах, влияющих на вероятность возникновения атмосферы как необходимого условия для зарождения жизни , сообщается в журнале Nature. С развитием аппаратуры и научных знаний количество обнаруженных планетных систем увеличивается практически ежедневно и составляет более 3 тыс. При этом общее число экзопланет Млечного Пути может достигать 10 млрд.
Что такое белый карлик и зачем он уничтожает планеты?
Подобно всем звездам, красные карлики превращают водород в гелий. «огарки» звёзд: белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры. Иллюстрация происхождения магнитных полей у белых карликов в тесных двойных звёздах (смотреть против часовой стрелки). Но все это очень нетипично для белых карликов — остатков сгоревших звезд, обладающих зашкаливающей плотностью. Астрономы открыли новый тип звезд, которые образуются от губительного удара белых карликов друг об друга.
Открыт белый карлик нового типа
«огарки» звёзд: белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры. Пример белого карлика GD 362 показывает, что жизнь после смерти действительно возможна. РИА Новости, 12.07.2023. Поскольку коричневый карлик и звезда находятся так близко друг к другу, первый заблокирован приливами. Но все это очень нетипично для белых карликов — остатков сгоревших звезд, обладающих зашкаливающей плотностью. двумя очень разными типами астрономических объектов.
Что такое белый карлик и зачем он уничтожает планеты?
Коричневые карлики формально не подпадают под определение звёзд, занимая промежуток между крошечными звёздами и массивными планетами. Их масса примерно в 13-80 раз больше массы Юпитера, и они достаточно массивны, чтобы в их ядрах происходил синтез дейтерия, но не водорода, который питает «полноценные» звёзды. Как, по мнению художника, коричневый карлик будет выглядеть с поверхности одной из его планет Заметить их нелегко, поскольку они довольно маленькие и тусклые. В Млечном Пути известно около 5 тыс. Тем не менее, астрономы ищут такие системы. Парные коричневые карлики, взаимодействующие со звездой-компаньоном, могут помочь нам точнее измерить их параметры и лучше понять их формирование и эволюцию. Последующие исследования с использованием различных наборов данных, в том числе данных телескопа Гайя, позволили получить точные измерения системы и подтвердить её характеристики.
Этот слой находится в постоянном упорядоченном движении: раскалённые массы поднимаются вверх, охлаждённые опускаются вниз, к ядру. Жар зоны конвекции питает тонкий излучающий слой — фотосферу, — бурный сияющий океан. Также звезда имеет и обычную газовую оболочку, именуемую хромосферой. Обычно это или молодые, ещё формирующиеся звёзды, или старые, умирающие. Как правило, такие скопления неустойчивы, ведь сила тяготения к общему центру масс ничтожна, а скорость частиц облака оказывается выше второй космической. Но газ постоянно остывает, движение молекул замедляется, и неустойчивость может сменить знак.
Такая туманность начинает сжиматься, и этот процесс гравитационный коллапс уже необратим. Температура в облаке начинает расти, но часть выделяющейся энергии уносится излучением, и внутреннее давление не может компенсировать растущую гравитационную силу. Образование новых звёзд в галактиках происходит неравномерно. Новорождённые гиганты быстро взрываются, рассеивая галактический газ, после чего галактика остывает три-четыре миллиарда лет. На картинке «взорвавшаяся галактика» М82 Наше Солнце впервые засияло, будучи ещё протозвездой — коллапсирующей туманностью. Единственным источником энергии в тот момент было гравитационное сжатие, то есть превращение потенциальной энергии падающих к общему центру пылинок в кинетическую, а значит и тепловую энергию.
Засияло оно холодным, малиновым цветом, но неслабо, так как по размеру соответствовало современной орбите Марса, что обеспечивало колоссальную излучающую поверхность. Затем наше светило вошло в бурную стадию молодой звезды. В сердцевине центрального утолщения размером с орбиту Меркурия, окружённого холодным пылевым диском, материя уже спрессовалась до жидкого состояния, но давление ещё не достигло необходимого для запуска термоядерных реакций уровня. Тем не менее, водород время от времени «вспыхивал», так как неравномерность осаждения вещества из диска создавала эффект имплозии — столкновения ударных волн, направленных от периферии к центру. Детонации в свою очередь порождали встречную ударную волну, срывающую и выталкивающую в пустоту внешние оболочки звезды. Но гравитация каждый раз торжествовала, и сжатие возобновлялось.
Лишь когда водород в ядре формирующейся звезды перешёл в «металлическую фазу», протекание термоядерных реакций стало непрерывным. С этого момента выделение энергии смогло уравновесить потери на излучение, и сжатие почти прекратилось. Четыре с половиной миллиарда лет назад наше Солнце достигло зрелости, вступив на главную последовательность. Судьбы светил Классификация звёзд в астрономии традиционно проводится на основании спектра излучения — единственной характеристики, которую можно измерить непосредственно. Абсолютная светимость и масса звезды вычисляются уже на её основе. Вся эта сортировка по «цветам», «ветвям» и «трекам» кажется невразумительной для неспециалиста — и неудивительно.
Ведь в реальности спектр — характеристика вторичная, меняющаяся с возрастом и зависящая от массы звезды. Величественную картину космоса проще расшифровать, предварительно поставив с ног на голову. Свойства и судьбы солнц определяются принадлежностью к одной из девяти «весовых категорий». Облако газа и пыли вокруг коричневого карлика иллюстрация Бурые карлики — самые лёгкие из светил. Лишь недавно стало известно, что тела массой 0,012 — 0,077 солнечных или от 12 до 77 «юпитеров» можно считать настоящими звёздами, обладающими термоядерным источником энергии. Давления в их недрах недостаточно для запуска синтеза гелия, но его хватает для протекания реакций с самым низким порогом.
Термоядерным горючим для коричневых карликов служат дейтерий и литий. Бурые карлики изображён T-карлик не просто настоящие звёзды, а самая многочисленная категория звёзд. Планеты на орбитах бурых карликов уже обнаружены, но может ли там кто-то обитать — вопрос Тем не менее, отличия бурых карликов от звёзд главной последовательности велики. Температура и светимость более крупных звёзд постоянно возрастают по мере того, как водород превращается в более плотный гелий и давление в ядре увеличивается. Когда запасы горючего истощаются окончательно, карликовая звезда превращается в увеличенный аналог Юпитера. Другая любопытная особенность этих светил — неполная ионизация вещества.
В их атмосферах присутствуют соединения кислорода и водорода: главным образом угарный газ и метан. Ко второй категории относятся наименьшие из звёзд главной последовательности — красные и частично оранжевые карлики массой от 0,077 до 0,5 «солнц», уже достаточной для того, чтобы четыре ядра водорода сливались в ядро гелия. Однако горение водорода в телах такой массы ещё нестабильно. Звезда пульсирует. Сжатие ведёт к увеличению давления и возрастанию интенсивности реакций, но повышенное выделение энергии влечёт за собой нагрев ядра, расширение, снижение давления и резкое замедление синтеза. Наименее стабильные карлики именуются «вспыхивающими звёздами» и считаются самой многочисленной разновидностью переменных.
Несмотря на неравномерность горения, с возрастом красные и оранжевые звёзды непрерывно наращивают температуру и светимость, пока наконец не сменят цвет.
Это вызывает понижение альбедо планеты и, в свою очередь, дальнейшее уменьшение получаемого тепла. Но альбедо льда выше в красной области спектра, и красные карлики не зря назвали красными. Это значит, что частично замерзшая планеты не замерзнет полностью, но останется в полузамерзшем состоянии — как Земля с ее полюсами. Моделирование показало, что размер зоны обитания увеличивается на 10-30 процентов около красного карлика при учете этого факта.
Учёные пытаются понять, насколько такая активность опасна для обитаемой зоны. Или как много галактик находится на некотором расстоянии от звезды, которые обеспечены водой и жизнью. В зоне обитаемости не должно быть слишком холодно или жарко.