От звезди до бели джуджета: Сагата за звезда, подобна на слънце

Белите джуджета са любопитни обекти. Те са малки и не много масивни (оттук и "джуджетата" част от имената им) и излъчват главно бяла светлина. Астрономите също ги наричат ​​"изродени джуджета", защото те наистина са останките на звездни ядра, които съдържат много гъста, "изродена" материя.

Много звезди се превръщат в бели джуджета като част от своята "старост". Повечето от тях започнаха като звезди, подобни на нашето Слънце. Изглежда доста странно, че нашето Слънце по някакъв начин ще се превърне в странна, свиваща се мини-звезда, но това ще се случи милиарди години от сега. Астрономите са виждали тези странни малки обекти из цялата галактика. Те дори знаят какво ще се случи с тях, когато изстинат: ще станат черни джуджета.

За да разберете белите джуджета и как се формират, важно е да знаете жизнените цикли на звездите. Общата история е доста проста. Тези гигантски кипят топчета от прегряти газове се образуват в облаци от газ и блестят от енергията на ядрения синтез. Те се променят през целия си живот, преминавайки през различни и много интересни етапи. Те прекарват по-голямата част от живота си превръщайки водород в хелий и произвеждайки топлина и светлина. Астрономите представят тези звезди в графика, наречена основна последователност, което показва в каква фаза са те в своята еволюция.

След като звездите станат определена възраст, те преминават към нови фази на съществуване. В крайна сметка те умират по някакъв начин и оставят след себе си увлекателни доказателства за себе си. Има няколко наистина екзотика обекти, които наистина масивни звезди се развиват да стават, като напр черни дупки и неутронни звезди. Други прекратяват живота си като различен тип предмети, наречени бяло джудже.

Как звезда става бяло джудже? Еволюционният му път зависи от неговата маса. Звезда с висока маса - една с осем или повече пъти по-голяма от масата на Слънцето през времето, когато е на основната последователност - ще избухне като свръхнова и създайте неутронна звезда или черна дупка. Нашето Слънце не е масивна звезда, така че и звездите, много подобни на него, стават бели джуджета и това включва Слънцето, звезди с по-ниска маса от Слънцето и други, които са някъде между масата на Слънцето и тази на свръхгиганти.

Звездите с ниска маса (тези с около половината от масата на Слънцето) са толкова леки, че техните основни температури никога не се нагряват достатъчно, за да се слеят хелий с въглерод и кислород (следващата стъпка след синтеза на водород). След като изтича водородното гориво на звезда с ниска маса, сърцевината му не може да устои на тежестта на слоевете над него и всичко се срива навътре. Това, което е останало от звездата, ще се компресира в бяло хелиево джудже - предмет, направен главно от ядра хелий-4

Колко дълго оцелява някоя звезда е пряко пропорционална на нейната маса. Звездите с ниска маса, които стават хелиеви бели звезди джудже, ще отнемат повече време от възрастта на вселена да стигнат до окончателното си състояние. Охлаждат се много, много бавно. Следователно никой не е виждал да се охлади всъщност напълно, но тези странни звезди са доста редки. Това не означава, че те не съществуват. Има някои кандидати, но те обикновено се появяват в двоични системи, което предполага, че някакъв вид загуба на маса е отговорен за тяхното създаване или поне за ускоряване на процеса.

ние правя вижте много други бели джуджета там, които започнаха живота си като звезди повече като Слънцето. Тези бели джуджета, известни още като изродени джуджета, са крайните точки на звезди с основни маси на последователността между 0,5 и 8 слънчеви маси. Подобно на нашето Слънце, тези звезди прекарват по-голямата част от живота си, като се вливат водород в хелий в своите ядра.

След като изчерпват водородното си гориво, ядрата се компресират и звездата се разширява, за да се превърне в червен гигант. Той загрява сърцевината, докато хелият се слее, за да създаде въглерод. Когато хелият изтича, тогава въглеродът започва да се разпарява, за да създаде по-тежки елементи. Техническият термин за този процес е "тройният алфа процес:" две хелиеви ядра се сливат, образувайки берилий, последвано от сливане на допълнителен хелий, създаващ въглерод.)

След като целият хелий в сърцевината е слят, ядрото ще се компресира отново. Температурата на сърцевината обаче няма да се нагрява достатъчно, за да се разпали въглерод или кислород. Вместо това "се втвърдява" и звездата влиза на секунда червен гигант фаза. В крайна сметка външните слоеве на звездата леко се издуват и образуват а планетна мъглявина. Останалото е въглерод-кислородното ядро, сърцето на бялото джудже. Много е вероятно нашето Слънце да започне този процес след няколко милиарда години.

Когато бялото джудже спре да генерира енергия чрез ядрен синтез, технически това вече не е звезда. Това е звезден остатък. Все още е горещо, но не от дейността в сърцевината му. Помислете за последните етапи от живота на бяло джудже, колкото повече за умиращите жарави от пожар. С течение на времето ще изстине и в крайна сметка ще стане толкова студено, че ще се превърне в студена, мъртва змиорка, която някои наричат ​​„черно джудже“. Все още не е известно досега известно бяло джудже. Това е така, защото са необходими милиарди и милиарди години, за да протече процесът. Тъй като Вселената е само на около 14 милиарда години, дори първите бели джуджета не са имали достатъчно време, за да се охладят напълно, за да станат черни джуджета.

• Всички звезди остаряват и в крайна сметка се развиват извън съществуването си.
• Много масивни звезди избухват като свръхнови и оставят след себе си неутронни звезди и черни дупки.
• Звезди като Слънцето ще се развият, за да станат бели джуджета.
• Бяло джудже е остатъкът от звездно ядро, което е загубило всичките си външни слоеве.
• Нито едно бяло джудже не се е охладило напълно в историята на Вселената.

• НАСА, НАСА, представете си.gsfc.nasa.gov/science/objects/dwarfs1.html.
• „Звездна еволюция“, www.aavso.org/stellar-evolution.
• „Бяло джудже | COSMOS. " Център за астрофизика и суперкомпютри, astronomy.swin.edu.au/cosmos/W/white джудже.

Редактиран от Каролин Колинс Петерсен.