100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Почему уменьшается размер газовых карликов – исследование

Белые карлики

Белые карлики

Звёзды

Белые карлики – это компактных размеров звезды, состоящие из ядерно-электронной плазмы и обладающие массой, сравнимой или превышающей массу Солнца, при этом они имеют радиус в сотни раз меньше солнечного. У них отсутствуют собственные источники термоядерной энергии. После полного исчерпания запасов гелия и водорода они сбрасывают свои оболочки, под которыми остаются оголённые ядра, состоящие преимущественно из кислорода и углерода.

История открытия белых карликов

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.

Белый карлик Сириус B (отмечен стрелкой) рядом с ярким Сириусом A. Фото телескопа Хаббл

Белый карлик Сириус B (отмечен стрелкой) рядом с ярким Сириусом A. Фото телескопа Хаббл

О происхождении белых карликов

Белые карлики – конечная стадия эволюции звёзд, обладающих малой массой (таких как Солнце). Учёные впервые приблизились к разгадке природы белых карликов после того, как в 1926 году появилось понятие о вырожденном газе. Английский астрофизик Ральф Говард Фаулер сумел объяснить особенности внутреннего строения белых карликов, однако не смог прояснить механизмы их происхождения. Эстонский астроном Эрнст Эпик выдвинул теорию о том, что образование красных гигантов из звёзд происходит благодаря выгоранию ядерного горючего. Один из основоположников астрофизики Василий Фесенков предположил, что у звёзд главной последовательности должна наблюдаться потеря массы, влияющая на процесс эволюции звёзд.

Сброс массы и оболочек

После выгорания водорода в центре звезды её ядро подвергается сильному сжатию, при этом внешний слой значительно расширяется. Данный процесс сопровождается общим потускнением светимости, способствующим превращению звёзды в пульсирующего красного гиганта, который сбрасывает оболочку из-за ослабленной связи с центральным горячим ядром, обладающим высокой плотностью. В дальнейшем эта оболочка трансформируется в расширяющуюся планетарную туманность. Ядро сжимается до крайне малого размера, не превышая при этом пределов Чандрасекара. Потеря оболочки обусловлена следующими факторами:

  1. Крайне высокая светимость, которая выступает причиной существенного светового давления звезды на внешние слои. Расчётные данные утверждают, что из-за высокого светового давления звезда может полностью лишиться оболочки за несколько тысячелетий.
  2. Ионизация водорода в слоях, находящихся ниже уровня фотосферы, приводит к развитию сильной конвективной неустойчивости. Идентичной природой обладает активность Солнца. В случае с красными гигантами конвективные потоки имеют мощность, существенно превосходящую солнечную.
  3. Неустойчивость, затрагивающая протяжённые оболочки звёзд, провоцирует развитие сильных колебательных процессов, в результате которых изменяется тепловой режим звезды.
  4. Красные гиганты, имеющие «двуслойный» термоядерный источник и эволюционировавшие по асимптотической ветви гигантов, отличаются термическими пульсациями, которые сопровождаются сменой между гелиевыми и водородными термоядерными источниками, что провоцирует интенсивную потерю массы.

После довольно продолжительного периода, когда вещество спокойно истекает с поверхности красного гиганта, происходит сброс оболочки и обнажение ядра. Сброшенную оболочку можно наблюдать как планетарную туманность. Скорость расширения протопланетарной туманности составляет несколько десятков километров в секунду, и приближается ко второй космической (параболической) скорости. На сегодняшний день теория завершения эволюции красных гигантов, предложенная астрофизиком Иосифом Шкловским, является общепринятой и подкреплена множеством наблюдательных данных.

Строение звезды главной последовательности солнечного типа и красного гиганта с изотермическим гелиевым ядром и слоевой зоной нуклеосинтеза (масштаб не соблюдён)

Строение звезды главной последовательности солнечного типа и красного гиганта с изотермическим гелиевым ядром и слоевой зоной нуклеосинтеза (масштаб не соблюдён)

Процесс тройной гелиевой реакции и образования изотермических ядер красных гигантов

Процесс эволюции звёзд, составляющих главную последовательность, сопровождается «выгоранием» водорода – нуклеосинтезом, в результате которого образуется гелий. Из-за выгорания прекращается выделение энергии в центральной части звезды, происходит сжатие, повышается температура и плотность. Увеличение показателей плотности и температуры влечёт за собой активацию новых источников термоядерной энергии. Процесс выгорания гелия (тройной гелиевой реакции) характерен для сверхгигантов и красных гигантов.

Тройную гелиевую реакцию сопровождает меньшее выделение энергии, чем при цикле Бете. Когда гелий выгорает и источник энергии исчерпывается, велика вероятность более сложных реакций нуклеосинтеза, однако для них необходимы очень высокие температуры, при которых рассеиваются фотоны и образуются нейтрино-антинейтринные пары, беспрепятственно уносящие энергию за пределы ядра. Объёмное нейтринное охлаждение отличается огромной скоростью, значительно превышающей классическое фотонное поверхностное охлаждение и нелимитированной передачей энергии из недр звезды к нижнему пласту звёздной атмосферы.

Красные гиганты, масса которых является относительно невысокой и сопоставима с солнечной, обладают изотермическими ядрами, основной составляющей которых является гелий. Более массивные звёзды состоят из углерода. Плотность подобных изотермических ядер крайне высокая, в результате чего вырождается электронный газ. Согласно расчётам учёных, показатели плотности изотермического ядра сопоставимы с плотностью белых карликов. Соответственно, белые карлики являются ядрами красных гигантов.

Читайте так же:
Как работают спутники связи

Про развитие белых карликов

Белые карлики вступают на эволюционный путь в качестве оставшихся без оболочек вырожденных ядер красных гигантов, избавившихся от своих внешних покровов. Температура нижнего слоя звёздной атмосферы молодой планетарной туманности является чрезвычайно высокой. Указанные температурные условия делают подавляющую долю спектра состоящей из рентгеновского (мягкого) и ультрафиолетового (жёсткого) излучения. Белые карлики подразделяются в зависимости от излучаемого спектрального диапазона и его характеристик на такие категории:

  1. «Гелиевые» (причисляются к спектральному классу DB), которые не содержат спектральные водородные линии. Составляют приблизительно 1/5 от общего количества.
  2. «Водородные» (относятся к DA-классу), не имеющие гелиевых линий. Подобные белые карлики занимают примерно 4/5 от общей популяции.

Основания существования описанных различий на протяжении длительного времени оставались неясными. В 1984 году выдающийся американский астроном И. Ибен провёл научное исследование и выяснил почему белые карлики рождаются из красных гигантов, которые пульсируют. Одна из последних стадий эволюционного развития красных гигантов, вес которых не превышает 10 масс Солнца, сопровождается так называемым «выгоранием» ядер из гелия.

В результате образовывается вырожденное ядро, основу которого составляет carboneum (С) и другие, более массивные химические элементы. При этом невырожденные гелиевые слоевые источники окружают ядро. В них происходит тройная гелиевая реакция. Над ядрами находятся водородные слоевые источники с происходящим термоядерными циклическими углеродными реакциями (CN-цикл). Водородные источники, находящиеся снаружи, выступают в роли «создателей» гелия для слоевых гелиевых источников. Процесс горения helium (Не) в упомянутых источниках является температурно неустойчивым. Это также усложняется высокой скоростью превращения Не из Н (следует учесть также скорость выгорания гелия в этом случае). В результате Н накапливается и сжимается, после этого данный элемент быстро повышается скорость течения уже упомянутой тройной гелиевой реакции и развивается слоевая вспышка гелия.

Таким образом за очень короткий временной промежуток (порядка тридцати лет) гелиевый источник повышает свою светимость, и процесс горения этого элемента становится конвективным. Слоевые источники, состоящие из водорода, выталкиваются наружу, что приводит к их остыванию и завершению процесса водородного сгорания. Когда избыток Н выгорит, свечение гелиевых слоёв уменьшается, что приводит к сжиманию и новому возгоранию внешне расположенных слоёв водорода красного гиганта.

И. Ибен выдвинул предположение, что красные пульсирующие гиганты способны сбрасывать внешние слои, образовывая при этом туманности планет (это происходит в фазах гелиевой вспышки и спокойствия). Когда оболочки сбрасываются во время вспышки, образуются белые карлики гелиевого типа, имеющие класс спектра DB. Если то же происходит с активными водородными слоевыми источниками, образуются соответственно белые водородныекарлики , они имеют класс DA. Вспышка гелия обладает длительностью, составляющей около 1/5 части от продолжительности цикла пульсации. Данный феномен является объяснением процентного отношения Не-карликов к Н-карликам как 20 к 80.

У больших звёзд (масса которых в восемь-десять раз превышает солнечную массу) в определённый период времени наблюдается «сжигание» элементов Не, Н и С, после чего они трансформируются в белые карлики с богатыми кислородом ядрами. Так как у этих звёзд нет своих термоядерных источников энергии, их излучение обусловлено внутренними тепловыми резервами. Белые карлики не показывают зависимость от соотношения массы и свечения, однако зависят от возраста/светимости. Первоначальные стадии остывания сопровождаются охлаждением нейтрино, которое имеет важнейшее значение.

Планетарная туманность NGC 3132: в центре двойная звезда — аналог Сириуса

Планетарная туманность NGC 3132: в центре двойная звезда — аналог Сириуса

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 К. Важная роль на завершающих этапах остывания чёрных карликов отводится гравитационному захвату и процессу, при котором происходит аннигиляция тёмной материи.

В случае отсутствия дополнительных источников энергии чёрные карлики становятся более тусклыми и охлаждаются до тех пор, пока их температура не сравняется с показателями фоновой температуры Вселенной. Энергия, извлекаемая в процессе аннигиляции тёмной материи, обеспечивает белым карликам дополнительное излучение энергии в течение длительного времени. Излучение чёрного карлика, обусловленное аннигиляцией тёмной материи, имеет приблизительно такие мощностные характеристики: около 10 15 Вт.

Несмотря на тот факт, что эта незначительная величина в 10 11 раз меньше солнечного излучения, благодаря данному механизму вскоре практически охладившиеся чёрные карлики будут вырабатывать достаточное количество энергии. Процесс выработки энергии прекратится только в случае нарушения целостности галактического гало. После уничтожения тёмной материи данное действие завершится, что приведёт к окончательному угасанию чёрного карлика.

Читайте так же:
Есть ли на Земле осколки других планет? Описание и видео

Про связанные с белыми карликами астрономические феномены

Недавно появившиеся белые карлики имеют очень горячий внешний слой, температура которого из-за излучения стремительно падает. Увидеть их можно с помощью применения рентгена, в котором их свечение значительно выше аналогичных показателей звёзд главной последовательности. Для того чтобы наглядно убедиться в этом, стоит посмотреть на фотографии Сириуса, полученные из космической рентгеновской лаборатории, которая называется «Чандра». На фото Sirius В выглядит более ярким, чем Sirius А. Белые карлики имеют отличия по сравнению со всеми остальными звёздами, потому что у последних в рентгеновском излучении излучение обеспечивается благодаря верхнему слою, разогревшемуся до нескольких миллионов К. При этом фотосфера отличается довольно низкой температурой для того, чтобы испускать подобное излучение.

Звёзды из двойных систем, обладающие разными массами, отличаются различными эволюционными темпами. Более массивные элементы зачастую трансформируются в белые карлики, при этом менее тяжёлые располагаются там же, на основной последовательности. Если в ходе развития менее тяжёлая часть переходит на ветвь красных гигантов, звезда, которая эволюционирует, увеличивается до заполнения эквипотенциальной поверхности, содержащей первую точку Лагранжа L 1, то есть до своей полости Роша. Соприкосновение таких полостей в точке либрации ведёт к разным феноменам в сфере астрономии.

Интересные факты

Белым карликом, находящимся ближе всего к Солнцу, считается тусклая звезда Ван Маанена, которая находится в центре созвездия Рыб. Её открытие совершил ещё 1917 г. американский астроном Адриан Ван Маанен в результате сравнения созвездия Рыб в 1914 и 1917 гг. Если рассматривать белые карлики, расположенные в звёздных системах, то ближайшим считается Сириус Б, открытый в 1844 году знаменитым немецким математиком и астрономом Фридрихом Бесселем, наблюдавшим за отклонением от прямолинейной траектории движения Sirius.

Срок жизни белых карликов меняется из-за того, насколько медленно они остывают. На поверхности такой звезды может скопиться достаточное количество газа для превращения в сверхновую. Белые карлики живут миллиарды лет. Самый маленький из них обладает неблагозвучным названием GRW+708247 и находится в созвездии Дракона, самый большой – в созвездии Лисички в центре туманности Гантель (известна также как М27). Исходя из современных оценок, в галактике Млечный Путь находится не менее ста миллионов двойных звёзд, имеющих звание белых карликов.

Согласно прогнозам учёных, через несколько миллиардов лет Солнце увеличится в размерах и превратится в красного гиганта в результате сгорания водорода в его ядре. Затем начнётся процесс синтеза углерода и гелия, что сделает звезду крайне нестабильной и приведёт к образованию звёздного ветра. Синтез гелия повлечёт за собой расширение внешнего слоя, который оторвётся и сформирует туманность планеты. В результате от нашего светила не останется ничего, кроме ядра.

Почему уменьшается размер газовых карликов – исследование

Почему уменьшается размер газовых карликов – исследование

Новости

Ученые отмечают недостаток экзопланет, размер которых находится в пределах 1,5-2 радиуса Земли. Это промежуток между каменистыми суперземлями и мининептунами – большими планетами с газовой оболочкой. Явление, названное «зазором радиуса», обнаружено в 2017 году. С этого момента предпринимались попытки установить причину существования малого количества тел среднего размера.

Мининептуны или газовые карлики представляют собой класс планет, которые по размеру находятся между планетами земной группы и газовыми гигантами вроде Урана, Нептуна. Масса газового карлика должна быть меньше 8,6813⋅10 25 кг (масса Урана). Мининептун состоит из скалистого ядра и легких оболочек.

Сравнительные размеры планет

Сравнительные размеры планет

Суперземли или сверхземли – планеты, которые по массе больше Земли (1-10 раз), но меньше газовых гигантов. Их начали открывать сравнительно недавно – первая экзопланета обнаружена в 1991 г. Трудности обусловлены небольшой массой тел, поэтому распространенный метод поиска Доплеровской спектроскопии считается не самым удачным.

В рамках исследования группа ученых во главе с Тревором Дэвидом (Институт Флэтайрон, Нью-Йорк) проверила, как меняются размеры экзопланет с возрастом. Для этого их разделили на молодые и старые. Оказалось, что радиус молодых планет примерно в 1,6 раз больше радиуса Земли, в то время как старые экзопланеты крупнее в 1,8 раза.

Причиной этого явления считается способность мининептунов сжиматься за миллиарды лет, так как они теряют свою атмосферу – в результате остается лишь твердое ядро. Таким образом, лишенные газа, мининептуны пропускают стадию зазора радиуса и становятся суперземлями.

Суперземля 55 Cancri e открыта в 2004 году

Суперземля 55 Cancri e открыта в 2004 году

Отмечается также, что зазор радиуса постепенно смещается по мере того, как большие газовые карлии превращаются во все более крупные суперземли. Разрыв – промежуток между самыми крупными суперземлями и самыми маленькими мининептунами, сохранившими газовую оболочку.

Читайте так же:
Как в Древнем Египте мумифицировали тела умерших?

Потерю атмосферы ученые объясняют двумя факторами: интенсивным излучением родительских звезд и остаточным теплом от планетных образований. Установлено, что газовые карлики малого размера не могут удержать газовую оболочку. Для тел большего радиуса и процесс исчезновения атмосферы занимает больше времени. Газовым планетам-гигантам это явление не грозит, поскольку они имеют сильную гравитацию.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Вращайся, пока не умрешь: почему коричневые карлики не похожи на другие звезды?

Коричневые карлики рождаются подобно звездам, излучают некоторое время тепло и даже иногда плавят элементы в своих ядрах. Однако их нельзя назвать полноценными звездами, так как в их жизненном цикле существуют колоссальные различия. Рассказываем, почему наука так интересуется ими.

Читайте «Хайтек» в

Что такое коричневые карлики?

Коричневые карлики, или бурые карлики — это субзвездные объекты (с массами в диапазоне от 0,012 до 0,0767 массы Солнца, или, соответственно, от 12,57 до 80,35 массы Юпитера).

Как и в звездах, в них идут термоядерные реакции ядерного синтеза на ядрах легких элементов (дейтерия, лития, бериллия, бора), но, в отличие от звезд главной последовательности, вклад в тепловыделение таких звезд ядерной реакции слияния ядер водорода (протонов) незначителен, и после исчерпания запасов ядер легких элементов термоядерные реакции в их недрах прекращаются, после чего они относительно быстро остывают.

В коричневых карликах, в отличие от звезд главной последовательности, также отсутствуют шаровые слои лучистого переноса энергии — теплоперенос в них осуществляется только за счет турбулентной конвекции, что обуславливает однородность их химического состава по глубине.

Вращение карликов

Все открытые коричневые карлики имеют быстрое вращение — от часа до нескольких десятков часов на полный оборот.

К примеру, троица самых быстровращающихся карликов достигает экваториальной скорости 360 000 км/ч, и довольно близко подошла к теоретическому пределу, за которым небесное тело должно быть разрушено центробежной силой и который больше наблюдаемого на 50–80%.

Быстрое вращение карликов объясняют отсутствием у них механизмов передачи вращающего момента, существующего у звезд. К примеру, Солнце, имеющее период обращения на экваторе 25 дней и экваториальную скорость 7 284 км/ч, передает момент вращения через магнитное поле: вращающееся вместе с Солнцем поле отклоняет движение протонов солнечного ветра по направлению вращения.

Тем самым скорость вращения Солнца по мере его эволюции все больше замедляется.

Происхождение

Один из механизмов происхождения коричневых карликов схож с планетарным. Коричневый карлик формируется в протопланетном диске на его окраине. На следующем этапе их жизни они под воздействием окружающих звезд выбрасываются в окружающее пространство их родительской звезды и образуют большую популяцию самостоятельных объектов.

Как и обычные звезды, коричневые карлики могут образовываться независимо от других объектов. Они могут формироваться по отдельности или в непосредственной близости от других звезд.

В 2015 году была изучена группа коричневых карликов, находящихся в процессе формирования, и некоторые из них демонстрировали такие же джеты, что и более массивные звезды, находящиеся в процессе формирования.

Наблюдения

В отличие от звезд главной последовательности, минимальная температура поверхности которых составляет порядка 4 000 К, температура коричневых карликов лежит в промежутке от 300 до 3 000 К.

В отличие от звезд, которые сами себя разогревают за счет идущего внутри них термоядерного синтеза, коричневые карлики на протяжении своей жизни постоянно остывают, при этом чем крупнее карлик, тем медленнее он остывает.

Свойства коричневых карликов, переходных между планетами и звездами по массам, вызывают особый интерес астрономов. Год спустя после открытия первого объекта этого класса в атмосферах коричневых карликов были обнаружены погодные явления. Выяснилось, что коричневые карлики также могут иметь собственные спутники.

Последние наблюдения за известными коричневыми карликами выявили некоторые закономерности в усилении и ослаблении излучения в инфракрасном диапазоне.

Это наталкивает на мысль о том, что коричневые карлики затянуты относительно холодными, непрозрачными облаками, скрывающими горячую внутреннюю область. Считается, что эти облака находятся в постоянном движении из-за сильных ветров, гораздо более сильных, чем известные штормы на Юпитере.

Планеты вокруг коричневых карликов

Супер-Юпитеры планетарной массы 2M1207B и 2MASS J044144, которые вращаются вокруг коричневых карликов на больших орбитальных расстояниях, могут быть образованы посредством аккреции, а не из газопылевого облака, и поэтому могут быть субкоричневыми карликами, а не массивными планетами.

Обнаруженные диски вокруг коричневых карликов имеют многие из тех же функций, что и диски вокруг звезд. Таким образом, предполагается, что из них с течением времени будут сформированы планеты, обращающиеся вокруг коричневых карликов. Учитывая малую массу дисков коричневых карликов, большинство планет будет планетами земной группы, а не газовыми гигантами.

Читайте так же:
Как выращивают индеек в Беларуси

Если бы газовый гигант вращался вокруг коричневого карлика и Солнце лежало бы в плоскости его орбиты, то его легко было бы обнаружить транзитным методом, потому что они имеют примерно одинаковый диаметр.

Зона аккреции для планет вокруг коричневого карлика расположена очень близко к самому коричневому карлику, поэтому приливные силы будут оказывать большое влияние на сформированные планеты.

Планеты, вращающиеся вокруг коричневых карликов, вероятно, будут силикатными планетами с дефицитом воды. Исключение составляют сформированные на внешнем краю газопылевого диска планеты, которые в силу более низкой температуры аккреции теоретически могут сохранить часть воды в своем составе.

Обитаемость

Была изучена обитаемость для планет, вращающихся вокруг коричневых карликов. Компьютерные модели показывают очень строгие условия для обитаемости подобных планет, поскольку обитаемая зона является узкой и уменьшается со временем из-за охлаждения коричневого карлика.

Поскольку коричневые карлики намного тусклее Солнца, планета земной массы должна иметь орбиту гораздо ближе, чтобы получить столько же тепла, сколько Земля получает от Солнца.

Гипотетические обитаемые планеты вокруг коричневого карлика, вероятно, имеют орбитальный период не более, чем несколько земных дней. Обитаемая зона коричневого карлика представляет собой область пространства вокруг коричневого карлика, где температура не слишком высокая и не слишком низкая для того, чтобы жидкая вода существовала на поверхности планеты земной массы.

Развитие простейшей или даже сложной жизни на планете земной массы, вращающейся вокруг коричневого карлика, как ожидается, во многом зависит от того количества времени, которое планета проведет в пределах обитаемой зоны, или «зоны Златовласки».

На Земле для появления простейшей жизни потребовалось не менее 0,5 млрд лет, в то время как появление сложной многоклеточной жизни, возможно, заняло примерно 3 млрд лет.

В результате планета должна достаточно долго находиться в сжимающейся обитаемой зоне коричневого карлика, чтобы простейшая жизнь или даже продвинутые формы жизни успели развиться. Andreeshchev и Scalo (2002) рассчитали, что планета на близкой орбите вокруг коричневого карлика 0,07 солнечной массы может находиться в пределах обитаемой зоны до 10 млрд лет.

Продолжительность периода обитаемости уменьшается для коричневых карликов меньшей массы. Например, планета вокруг коричневого карлика 0,04 солнечной массы может оставаться пригодной для жизни на срок не более 4 млрд лет.

Новейшее изучение коричневых карликов

  • Карта коричневых карликов

Астрономы составили самый полный список близлежащих коричневых карликов благодаря открытиям, сделанным тысячами добровольцев, участвующих в проекте Backyard Worlds. Список и 3D-карта 525 коричневых карликов, в том числе 38, о которых сообщается впервые, включают данные наблюдений со множества астрономических инструментов.

В результате создана карта местоположения более 500 холодных коричневых карликов в окрестностях Солнца. Международная команда астрономов при поддержке добровольцев-ученых из коллаборации Backyard Worlds: Planet 9 объявила о беспрецедентной переписи 525 холодных коричневых карликов в пределах 65 световых лет от Солнца, включая 38 новых открытий.

Определив расстояния до всех объектов переписи, астрономы смогли построить трехмерную карту распределения холодных коричневых карликов в окрестностях Солнца.

  • Ветры и реактивные течения

Исследовательская группа под руководством Университета Аризоны обнаружила ветры и реактивные течения на ближайшем к Земле коричневом карлике.

Знать, как дуют на карликах ветры и перераспределяется тепло, важно, так как помогает нам понять климат, экстремальные температуры и их эволюцию.

Для того, чтобы выяснить это, группа исследователей использовала космический телескоп NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite, или TESS, для изучения двух ближайших к Земле коричневых карликов.

Они находятся в 6,5 световых годах от нас. Коричневые карлики называются Luhman 16 A и B. Luhman 16 A примерно в 34 раза массивнее Юпитера, а Luhman 16 B, который был главным объектом исследования, примерно в 28 раз массивнее Юпитера и примерно на 815 градусов горячее.

  • Двойная система коричневых карликов

Ученые обнаружили экзотическую двойную систему из двух молодых планетоподобных объектов. Хотя они выглядят как гигантские экзопланеты, они образовались так же, как и звезды.

Исследователи под руководством Клеманс Фонтанив из Центра космоса и обитаемости (CSH) Бернского университета обнаружили любопытную беззвездную двойную систему коричневых карликов.

Система CFHTWIR-Oph 98 (или, для краткости, Oph 98) состоит из двух очень маломассивных объектов Oph 98 A и Oph 98 B. Она находится в 450 световых годах от Земли в звездном скоплении Змееносец.

Эта пара является редким примером двух объектов, похожих во многих аспектах на внесолнечные планеты-гиганты, вращающихся вокруг друг друга без родительской звезды.

Более массивный компонент, Oph 98 A — молодой коричневый карлик с массой в 15 раз больше массы Юпитера. Ученые отмечают, что объект находится на границе, отделяющей коричневые карлики от планет. Его спутник, Oph 98 B, всего в 8 раз тяжелее Юпитера.

  • Скорость ветра на коричневом карлике
Читайте так же:
Как в Кабардино-Балкарии выращивают огурцы и помидоры

Астрономы впервые измерили скорость ветра на коричневом карлике. Методика, разработанная исследователями из Национальной радиоастрономической обсерватории, позволит измерять скорость ветра и на других звездах вне Солнечной системы.

Исследователи на основе данных орбитального телескопа Spitzer изучили коричневый карлик 2MASS J10475385 + 2124234. Размер этого объекта сравним с размером Юпитера, однако он примерно в 40 раз массивнее газового гиганта. Карлик расположен на расстоянии 34 световых лет от Земли.

Изучение данных, собранных телескопом, позволило ученым составить модель атмосферы объекта. Астрономы обнаружили, что внешняя атмосфера коричневого карлика вращается быстрее, чем ее внутренняя часть.

Скорость ветра на нем составляет примерно 2 293,315 км/ч. Это значительно больше, чем скорость ветра на Юпитере, которая составляет около 370 км/ч.

Кто такие белые карлики и почему они безжалостно уничтожают газовых гигантов

Кто такие белые карлики и почему они безжалостно уничтожают газовых гигантов

Маленький белый карлик. А ещё он тяжелый, злобный и экстремальный. Нет, речь идёт не о какой-то конкретной персоне, а о космическом объектах, имеющих общую характеристику, и именуемых в среде астрономов таким уничижительным прозвищем.

Следует учитывать, что размеры во Вселенной, имеют поистине космические значения, и то, что относиться к белым карликам, в наших земных представлениях о масштабе, является нечто гигантским.

Однако, градация наблюдается даже в данной астрономами характеристике, ведь существуют большие белые карлики и даже сверхгиганты. Давиды и Голиафы космоса сражаются друг с другом постоянно, но результаты их битв, не угрожают человечеству. Во всяком случае пока. Давайте разберёмся в этом поподробнее.

Какие объекты в космосе являются белыми карликами

К белым карликам относится Сириус B, который вместе с Сириусом A является двойной звездой и объектом изучения многих астрономов со времён Древнего Египта

Иными словами, если рассматривать стадии эволюции звёзд, то белый карлик – это в каком-то смысле умершая звезда, которая не прочь прихватить с собой и пару-тройку крупных планет, оказавшихся поблизости.

Этапы эволюции звёзд схожи с человеческими – это рождение, молодость, средний возраст, старость и смерть. Однако в зависимости от первоначальной массы, конечный этап ряда звёзд будет отличаться.

Процесс превращения звезды в белого карлика происходит когда в её центре выгорает весь водород, вследствие чего ядро звезды сжимается, при этом внешние слои сильно расширяются. Образуется гелий, который в дальнейшем воспроизводит углерод и кислород. И вот тут если первоначальная масса не позволяет поднять температуру ядра, для проведения дальнейших реакций, то в конечном итоге внешние слои становятся планетарной туманностью, а само ядро звезды, состоящее из углерода и кислорода, белым карликом.

Считается что белые карлики во Вселенной составляют до 10% от общего количества звёзд.

Белый карлик – это несостоявшаяся нейтронная звезда, которой не хватило достаточной массы своего тела, чтобы пройти своеобразную космическую призывную комиссию для получения данного статуса. При этом средняя плотность белого карлика в миллион раз выше плотности обычных звёзд.

Это объясняется тем, что как правило радиус белого карлика равен земному, но вот масса такого «шарика» сравнима с массой Солнца.

Температура белого карлика так же зависит от его размеров и обычно достигает 200 000 К. Тела таких звезд остаются достаточно горячими, чтобы излучать тепло в течение сотен миллиардов лет. Это сияние может дать астрономам достаточно информации о химическом составе белого карлика. Нередко в них встречаются намеки на металлы – свидетельство каменистых планет, испаряющихся в жарком пламени умирающей звезды. Но что должно случиться для подобного поглощения?

Что происходит с белым карликом

Считается что белые карлики во Вселенной составляют до 10% от общего количества звёзд. Из-за отсутствия реакций на их поверхности, они медленно остывают, являясь по сути «трупами» звёзд.

Однако для того, чтобы это произошло, звездная система должна пребывать в некотором беспорядке. Планеты должны быть достаточно близко к белому карлику, что обычно указывает на «встряску», вызванную находящимся поблизости объектом с большой массой – например очень крупной планеты.

Дальнейшие приключения умирающей звезды весьма занимательны и, как нетрудно догадаться, по-прежнему зависят от её массы. Другие звёзды, которым повезло с массой чуть больше, и она превышает 1,44 массы Солнца, превращаются не в белый карлик, а в чёрную дыру или же нейтронную звезду, и их подвид – пульсары.

Во Вселенной встречаются и пульсирующие белые карлики, для которых характерны периодические изменения светимости до трети от нормы. И хотя обычные нейтронные звёзды-пульсары могут вращаться десятки раз в секунду, то белые карлики имеют куда больший по времени период вращения, вплоть до нескольких часов.

Однако, благодаря пульсациям и общей светимости, астросейсмологи могут понять плотность звезды типа белый карлик, а также её размер и массу. Они разделяют спектральные классы белых карликов на две группы: «водородный» и более редкий «гелиевый». К первому типу относят звёзды в которых отсутствуют спектральные линии гелия, а ко второму – у которых нет линий водорода.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию