Галактические объекты

Белые карлики

Бе́лые ка́рлики, компактные с массами порядка массы (M)(M_\odot) и радиусами, примерно в 100 раз меньшими, чем радиус Солнца. Средняя плотность вещества белых карликов составляет 108–109 кг/м3. Согласно оценкам, в нашей находится около 10 млрд белых карликов, по количеству и полной массе они составляют несколько процентов всех её звёзд. В самом подробном современном каталоге, составленном по наблюдениям космического телескопа , содержится лишь несколько сотен тысяч таких объектов, т. к. основное их население расположено далеко от нас и их очень мала. Многие белые карлики входят в . Первой звездой, отнесённой к белым карликам, был Сириус B (спутник ; рис. 1), открытый в 1862 г. В 1910-х гг. белые карлики были выделены в особый класс звёзд; их название связано с цветом первых представителей этого класса. Цвет самых холодных наблюдаемых белых карликов – красный.

СириусРис. 1. Двойная звезда Сириус, состоящая из звезды главной последовательности Сириус A (в центре) и белого карлика Сириус B (слева снизу). Фото: космический телескоп «Хаббл».Имея массу звезды и размер небольшой , белый карлик обладает колоссальным притяжением вблизи своей поверхности, которое стремится сжать звезду. Но она сохраняет устойчивое равновесие, поскольку гравитационным силам противостоит давление : при высокой плотности вещества, характерной для белого карлика, концентрация практически свободных электронов в нём столь велика, что, согласно , они обладают большим импульсом. Давление вырожденного газа практически не зависит от его температуры, поэтому при остывании белый карлик практически не сжимается.

Чем больше масса белого карлика, тем меньше его радиус. Теория указывает для белого карлика, состоящего из углерода, кислорода и, возможно, гелия, верхний предел массы около 1, ⁣4M1,\!4\,M_\odot (), превышение которого приводит к . Наличие такого предела обусловлено тем, что по мере роста плотности газа скорость электронов в нём приближается к и далее возрастать не может. В результате давление вырожденного газа возрастает с уменьшением радиуса звезды слишком медленно и становится не способным противостоять силе .

Белый карлик в планетарной туманности NGC 6369Рис. 2. Планетарная туманность NGC 6369 с белым карликом в центре. Фото: космический телескоп «Хаббл».Белые карлики образуются в конце обычных звёзд с начальной массой менее 8M8\,M_\odot после исчерпания ими запаса термоядерного горючего. В этот период звезда, пройдя через стадию и , сбрасывает свои внешние слои и обнажает , имеющее очень высокую температуру (рис. 2). Постепенно остывая, ядро звезды переходит в состояние белого карлика, продолжая ещё долго светить за счёт запасённой в недрах тепловой энергии. С возрастом светимость белого карлика падает. При возрасте около 1 млрд лет светимость белого карлика в тысячу раз ниже солнечной. Температура поверхности у изученных белых карликов лежит в диапазоне от 4·103 до 105 К.

У некоторых белых карликов обнаружена оптическая переменность с периодами от нескольких минут до получаса, объясняемая проявлением гравитационных нерадиальных колебаний звезды. Анализ этих колебаний методами позволяет изучать внутреннее строение белых карликов. В спектрах около 3 % белых карликов наблюдается сильная или , что указывает на существование у них индукцией от 3·104 до 109 Гс.

Если белый карлик входит в , то существенный вклад в его светимость может давать водорода, перетекающего с соседней звезды, богатой водородом. Это горение часто носит нестационарный характер, что проявляется в виде вспышек и звёзд. В редких случаях накопление водорода (с превращением в гелий) на поверхности белого карлика приводит к термоядерному взрыву с полным разрушением звезды, наблюдаемому как вспышка . Другим важным процессом, ведущим к взрыву сверхновой, является слияние двух холодных белых карликов в двойной системе, которое происходит вследствие потери системой энергии при излучении .

  • Астрономические объекты
  • Вырожденные звёзды
  • Конечные стадии эволюции звёзд
  • Астрофизические процессы и явления
  • Процессы и явления на звёздах