Zvijezde bijelih patuljaka, njihove različite forme i vrijednost za znanost

Ne prosudite bijelog patuljka po njegovoj veličini

Kad naše Sunce ostari i njegova veličina opadne, tvorit će malu bijelu patuljastu zvijezdu, završnu fazu sunčevih zvijezda. Nemojte suditi bijelu patuljak zvijezdu prema veličini!

# 1: Bijele patuljaste zvijezde veličine su Zemlje, ali imaju masu Sunca

Jedan od prvih bijelih patuljaka koji je pronađen, Sirius B je samo veličine Zemlje, što ga čini prilično malim za zvijezdu.

Zvijezda bijelog patuljaka Sirius B u usporedbi sa Zemljom. Izvor: ESA

Pa ipak uspijeva ukrcati približno istu masu kao i naše Sunce, čineći ga znatno gušćim. Snažno gravitacijsko polje Siriusa B 350.000 puta je veće od Zemljine, što znači da bi osoba težine 68 kg na površini težila 25 milijuna kg!

Prije stotinu godina znanstvena je zajednica smatrala da je takva velika gustoća parafrazirala Arthura Eddingtona, nakon otkrića takvog bijelog patuljka:

O zvijezdama učimo primajući i tumačeći poruke koje nam donose njihova svjetlost. Poruka Siriusovog suputnika kad je dekodirana glasila je: „Sastavljen sam od materijala 3000 puta gušćeg od svega što ste ikada naišli; tona mog materijala bio bi mali orah koji biste mogli staviti u kutiju s šibicama. "Koji odgovor može odgovoriti na takvu poruku? Odgovor koji smo većina nas dali 1914. godine bio je: „Ućuti. Ne govori gluposti. "

# 2: Masivniji je bijeli patuljak, manja je njegova veličina!

Prošle faze crvenog diva i ispuštanje svih vanjskih slojeva plina, preostala jezgra zvijezda poput sunca nije sposobna spojiti materiju da bi oslobodila svjetlost i energiju. Gravitacija tako preuzima i usporava elektrone u takvim zvijezdama da daju visoku gustoću po kojoj su poznati. Više gravitacije zbog veće mase, više drobljenja.

Zvijezde bijelih patuljaka snimljene svemirskim teleskopom Hubble. Izvor: Wikipedia

Da bi gravitacija još više komprimirala bijelog patuljka, mora prisiliti sve elektrone da zauzmu sve raspoložive prostore (energetska stanja). Pored toga, kvantna mehanika više neće dozvoliti gravitaciji komprimiranje zvijezde: Paulijevo načelo isključenja kaže da niti dva elektrona ne mogu zauzeti isto energetsko stanje. Ta gornja granica gravitacije koja može srušiti bijelog patuljaka daje maksimalnu masu koju može imati, poznata i kao Chandrasekharjeva granica. Najmasovnija zvijezda bijelog patuljka je, dakle, najmanja okolo.

# 3: Bijeli patuljci zapravo mogu postati supernova!

Bijele patuljaste zvijezde ponekad se nalaze u uskim binarnim sustavima gdje je druga zvijezda manje masivna nego što je naše Sunce. Zbog blizine ovih zvijezda i velikog gravitacijskog povlačenja bijelog patuljka, ono izvlači materiju iz pratnje!

Zvijezda bijelog patuljaka, koja izvlači materiju iz prateće zvijezde i formira akrecijski disk. Izvor: Wikipedia

Materija formira akrecijski disk oko bijelog patuljka (zbog očuvanja momenta ugla) i počinje padati na njega s ogromnim količinama energije. Tvar koja pada, povećava gustoću bijelog patuljka. Ako gustoća pređe maksimalnu granicu stabilnosti bijelog patuljka (kao što je gore raspravljeno), to rezultira odbjeglom detonacijom ugljične fuzije koja uzrokuje da cijela zvijezda ode u supernovu i uništi cijelu zvijezdu u nekoliko sekundi.

# 4: Bijeli patuljci mogu biti i pulsari!

Bijela patuljasta zvijezda AR Sco ima elektromagnetsko polje 100 milijuna puta snažnije od Zemljine i vrti se oko sebe u samo 2 minute. Takvo snažno magnetsko polje proizvodi intenzivne zrake i čestice slične svjetioniku, koji pucaju u njegovu pratiocu, crvenu patuljastu zvijezdu kako bi stvorio u njemu ogromnu električnu struju.

Takva visoko polarizirana emisija zračenja kontrolirana magnetskim poljem zvijezde ranije je viđena samo u neutronskim zvijezdama. Takve se zvijezde nazivaju pulsari, a sada bijeli patuljci imaju pravo i na slavu.

# 5: Bijeli patuljci kao svijetli izvor gravitacijskih valova

Na udaljenosti od 1600 svjetlosnih godina, dva gusta bijela patuljaka zatvorena su u spiralnom plesu jedan oko drugog, pri čemu svaka orbita traje svega 5 minuta. Oni će se s vremenom srušiti zajedno u obliku još gušće neutronske zvijezde, jer orbita kontinuirano propada zahvaljujući zakonima opće relativnosti. Ovo otpušta gravitacijske valove kao što je ovdje prikazano:

Zvijezde bijelih patuljaka u binarnom sustavu RX J0806.3 + 1527 i njihova konačna sudbina. Izvor: NASA

Očekuje se da je ovaj sustav jedan od najsjajnijih izvora gravitacijskih valova koji je poznat ljudima i da će biti glavna meta za nadolazeću opservatoriju gravitacijskog valovitog prostora LISA.

# 6: Bijeli patuljci se mogu koristiti za određivanje starosti svemira

Iako bijeli patuljci ne spajaju materiju kako bi stvorili toplinu i svjetlost, njihova mala površina podrazumijeva da se hlade vrlo sporo, čime dugo ostaju vrući. Što hladnije dobiva zvijezda bijelog patuljaka, više vremena treba da se ohladi, poput šalice kave. Budući da je Svemir još uvijek prilično mlad, svi poznati bijeli patuljci još su prilično vrući i sjaje bijelo. Trebat će milijarde godina da bijeli patuljak postane tamno crven i počne umirati.

Kako se hlađenje odvija sve sporije i vremenom sporije, trebat će trilijuni godina da bijeli patuljak postane mrtav crni patuljak. Promatrajući stadij hlađenja najstarijih bijelih patuljaka koji se tamo nalaze, Hubble svemirski teleskop korišten je za utvrđivanje starosti svemira. Rezultati su bili u skladu s drugim procjenama za 13-14 milijardi godina.

Oh, a seizmološka zapažanja bijelog patuljka sugeriraju da su njihove jezgre kristalizirane poput dijamanata.

Zaključak

Bijeli patuljci su vrlo zanimljivi i omogućuju znanstvenicima testiranje širokog spektra fizike.

Od proučavanja vrste supernova do utvrđivanja starosti svemira do budućeg opservatorija gravitacijskog vala, bijeli patuljci su od jedinstvene znanstvene vrijednosti.

PS: Napravio sam istraživački projekt astrofizike na bijeloj patuljastoj zvijezdi u binarnom sustavu zvijezda, proučavajući pulsiranje rendgenskih zraka. Sustav je fascinantan! : D