Карлики в мире звёзд Яркие звёзды легко увидеть даже невооружённым глазом на ночном небосводе. Исследователи вычислили, что температура звезды составляет порядка 6,3 тысячи ˚C, что относит ее к категории кристаллизующихся белых карликов. Например, некоторые белые карлики образуются в результате слияния двух звезд, что изменяет их состав и может способствовать формированию плавучих кристаллов.
Обнаружена одна из самых редких звезд Млечного Пути — белый карлик-пульсар
Эдвард Гуинан из Университета Вилланова в Пенсильвании, руководит группой учёных, исследующих то, как свойства звёзд варьируются в зависимости от и массы. Группа использует наблюдения из разных источников, таких как архивные измерения рентгеновского спутника ROSAT, а так же более поздние данные наземных телескопов. Эта активность снижается по мере старения красных карликов, и учёные исключили красных карликов из потенциальных приютов для жизни, напротив, жизни в таких условиях пришлось бы столкнуться с немалыми трудностями. Кроме того, их продолжительность жизни почти вдвое больше, чем 10-миллиардное время существования звёзд подобных солнцу.
Точное их количество невозможно подсчитать хотя бы по той причине, что одни звезды умирают, а другие только рождаются. Все звезды классифицируются в соответствии с размером, цветом, температурой. Таким образом, бывают карлики, гиганты и сверхгиганты.
Небольшие звезды низкого свечения называют звездами-карликами. Невзирая на небольшие размеры, эти звезды достаточно массивны. Их разделяют на желтые, оранжевые, красные, голубые, белые, черные, коричневые, субкоричневые. Белые карлики. Белый карлик — это финальная стадия развития звезды солнечного типа, наступающая, когда термоядерная реакция в ней вступает в стадию выгорания. Исследователи использовали данные, полученные космическим телескопом Хаббл, и выяснили, что наиболее распространенными элементами, встречающимися в обломках и пыли, завихряющихся вокруг белых карликов, являются кислород, магний, железо и кремний, те элементы, которые служат основой жизни на Земле.
Получается, что эти небольшие, очень плотные звезды окружены остатками миров. Астрономы считают, что процессы, происходящие в белых карликах и вокруг них, представляют собой довольно точную модель того, что ждет в будущем наше Солнце. Солнце вначале станет красным карликом, в результате снижения интенсивности ядерных реакций внутри звезды, а затем, «сожрав» близко расположенные к нему планеты Меркурий и Венеру, сможет вновь раскалиться, если уцелеет в гравитационной и магнитной буре. Потеряв большую часть массы и превратившись в белый карлик, Солнце дестабилизирует орбиты оставшихся планет, которые могут разрушиться и от столкновений между собой. Ученые продолжают изучение белых карликов и их планетных систем, чтобы заранее, за миллиарды лет до конца света, знать, что ждет нашу систему и Солнце. Самая яркая звезда на нашем ночном небе — Сириус — двойная звезда: в ее состав входит белый карлик.
Голубые карлики. Этот тип звезд гипотетический.
Особенность их заключается в том, что они обречены на гибель. Для науки это событие интересно тем, что примерно через 700 миллионов лет белые карлики взорвутся и превратятся в сверхновую I типа.
К такому выводу ученые пришли после вычисления орбит звезд, их массы и расстояния между ними.
Вплоть до предела Чандрасекара, около 1,4 солнечной массы, то, что называется давлением вырождения электронов, удерживает белый карлик от дальнейшего коллапса под действием собственной гравитации. При определенном уровне давления электроны отделяются от своих атомных ядер — и, поскольку идентичные электроны не могут занимать одно и то же пространство, эти электроны обеспечивают внешнее давление, которое не дает звезде коллапсировать. Однако множество белых карликов существует в двойных системах. Это означает, что они заперты в орбитальном танце с другой звездой. Если две звезды расположены достаточно близко, белый карлик будет откачивать материал из своего двойного компаньона, процесс, который может опрокинуть мертвую звезду за предел Чандрасекара, часто вызывая взрыв сверхновой типа Ia. Согласно анализу команды, белый карлик является продуктом слияния двух меньших белых карликов; вместе они были недостаточно массивны, чтобы достичь предела Чандрасекара и создать сверхновую типа Ia.
Астрономы открыли экзопланету с необычной орбитой
| Вспышки на красном карлике снизили шансы на обитаемость его планет | ИА Красная Весна | Они возникли при слиянии белых карликов Астрономы обнаружили четыре белых карлика типа DAQ, которые обладают большой массой и температурой. |
| Четыре экзотических типа звезд, которые в будущем появятся во Вселенной | Пикабу | Например, некоторые белые карлики образуются в результате слияния двух звезд, что изменяет их состав и может способствовать формированию плавучих кристаллов. |
| У карликовой звезды нашли две суперземли - Hi-Tech | Поэтому, как правило, в сравнении с большинством звезд коричневые карлики меньше, холоднее и тусклее. |
Предположительно обнаружен никогда ранее не наблюдавшийся космический объект - "чёрный карлик"
Желтые карлики – это, как правило, звезды средней массы, светимости и температуры поверхности. Субкоричневые карлики излучают очень мало света по сравнению со звездами, поэтому инфракрасные инструменты JWST очень важны для этого исследования. Исследователи вычислили, что температура звезды составляет порядка 6,3 тысячи ˚C, что относит ее к категории кристаллизующихся белых карликов. Вырожденные звезды и вырожденное вещество - Что представляют собой белые карлики.
Телескоп TESS NASA обнаружил новый крупный коричневый карлик с массой 77 Юпитеров
Одним из первых обнаруженных белых карликов был 40 Эридан B 40 Eridani B , плотность которого превышала плотность Солнца в 25 000 раз, при этом его размеры были сопоставимы с размерами Земли. Это наблюдение казалось астрономам невозможным. Второй обнаруженный белый карлик, Сириус B Sirius B , оказался ещё более плотным — примерно в 200 000 раз плотнее Земли. Такая экстремальная плотность обусловлена необычным механизмом, обеспечивающим внутреннее давление звезды, необходимое для противостояния силе гравитации. В обычных звёздах энергия высвобождается за счёт ядерного синтеза, но в белых карликах этот процесс уже остановлен. В результате гравитация сжимает всю массу звезды настолько сильно, что электроны в ней сближаются, образуя вещество с электронной дегенерацией. Это происходит из-за квантовой механики, в частности, принципа запрета Паули, согласно которому каждый электрон в атоме должен иметь уникальный набор квантовых чисел. В условиях экстремальной плотности, как в белых карликах, все возможные состояния электронов заполняются, создавая силу, противостоящую дальнейшему сжатию звезды. Чем больше масса белого карлика, тем меньше его размер, поскольку ему необходимо создать достаточное внутреннее давление для поддержания всей этой массы.
Ученые провели дополнительные исследования. Как выяснилось, объект движется очень быстро. Он летит к нашей галактике со скоростью 800 тыс. По мнению экспертов, это показывает, что The Accident очень древний и в течение миллиардов лет подвергался воздействию гравитации более крупных объектов. Кроме того, он содержит мало метана, в отличие от других объектов такого рода. Это говорит о том, что The Accident сформировался 10-13 млрд лет назад, когда Млечный Путь был почти полностью заполнен водородом и гелием, но был почти лишен углерода.
LHS 3844b обращается вокруг своего солнца по короткой 11-часовой орбите, при этом одна сторона планеты всегда повёрнута к звезде, а другая всегда в тени. Если бы на планете была атмосфера, то часть тепла с освещённой стороны обязательно передалась бы на тёмную, утверждают исследователи. Учёные проанализировали данные о климате планеты, полученные телескопом «Спитцер», и выяснили, что сторона LHS 3844b, обращённая к звезде, нагрета более чем до 760 градусов Цельсия, тогда как на тёмной стороне абсолютный ноль. Полученные данные, по мнению специалистов, говорят об отсутствии атмосферы у LHS 3844b и позволяют утверждать, что поверхность планеты состоит из плотной породы скорее всего, базальта и представляет собой безжизненную каменную пустыню. Ошибка в тексте?
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.
Найдена самая холодная карликовая звезда
| Две звезды объединились в массивный белый карлик | В этом случае белый карлик начинает отбирать водород у звезды, вокруг которой он вращается по спирали. |
| Астрономы открыли две белых звезды-карлика, обреченных на гибель | В ультрафиолетовом диапазоне звезда в результате на 7 секунд стала в 14 тысяч раз ярче. |
У карликовой звезды нашли две суперземли
Кстати, впервые объект был замечен еще в 2011 году астрономами Калифорнийского технологического института США. Однако проанализировать его удалось только сейчас, для чего использовалась сеть наземных телескопов, установленных в Австралии и Южной Африке. Радиус открытой звезды составляет от 0,65 до 0,95 радиуса Юпитера. Ее масса пока еще точно не определена. Однако ученые предполагают, что эта звезда массивнее Юпитера от четырех до 44 раз. Для сравнения, Солнце в 1000 раз массивнее Юпитера.
Образующаяся после их угасания нейтронная звезда массой около 2,5 солнечных нестабильна, и спустя неопределённый срок за взрывом сверхновой может последовать в 100 раз более мощная вспышка — гиперновая. Груда нейтронов сжимается в занимающий вдесятеро меньший объём шар кварк-глюонной плазмы — кварковую звезду. То, что творится в недрах голубых сверхгигантов массой от 30 до 80 «солнц», даже страшно представить. 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.
Хотя на сегодняшний день обнаружено много коричневых карликов, такие объекты, вращающиеся вокруг других звезд, являются редкой находкой. Теперь группа астрономов во главе с Марианджелой Бонавита Mariangela Bonavita сообщает об обнаружении четырех таких объектов.
Белые карлики — это остатки звезд солнечного типа, многие из них существуют как двойные звезды, но двойных белых карликов с орбитальным периодом менее часа на сегодня известно очень немного — всего несколько на весь Млечный Путь, насчитывающий около двухсот миллиардов звезд. Большинство из них открыто той же командой из Оклахомы. Потеря энергии на их испускание вынуждает вращающиеся звезды сближаться, излучая все больше и больше — вплоть до слияния. Не исключено, что волны от найденных карликов можно будет обнаружить техникой нашей эпохи.
Древняя карликовая звезда найдена в Млечном Пути
По словам учёных, ZTF J190132. Из-за этого белый карлик крайне нестабилен и продолжает сжиматься. Вскоре внутреннее давление может превысить критический уровень и тогда тело взорвётся как сверхновая звезда в результате термоядерной реакции с участием кислорода.
И как бы мало ни отличались импульсы частиц друг от друга, все же импульс самой энергичной из них окажется огромным.
Но если есть импульс, то есть и давление. Если импульс частиц может оказаться большим, то велико может быть и давление. Импульс самой быстрой частицы в такой системе называется граничным Ферми-импульсом, а описанный нами газ называется вырожденным Ферми-газом.
Схема того, как появляется звезда белый-карлик. Если такой газ нагревать, то вырождение исчезнет — частицы приобретают хаотическое тепловое движение, освобождают уровни, на которых находились раньше, все больше и больше увеличивая свои импульсы… Итак, остывая, звезда сжимается. Частицы все сильнее прижимаются друг к другу.
Частиц очень много, граничный импульс Ферми очень велик. Наступает вырождение — давление вырожденного газа становится больше, чем обычное тепловое давление. А если сжатие продолжается, то давление вырожденного газа способно даже уравновесить силу тяжести!
Теория вырожденных звезд была развита в 1931 году астрофизиком Субраманьяном Чандрасекаром. И тут-то вдруг оказалось, что открытые почти сто лет назад белые карлики прекрасно описываются законами квантовой механики, законами статистики Ферми — Дирака. Что представляют собой белые карлики В белых карликах давление вырожденного газа как раз таково, что уравновешивает силу тяжести.
Наконец, размеры звезд 10 000 км достаточны для создания нужной плотности. Все прекрасно сходилось! Конечно же, температура белых карликов, наблюдаемых в телескопы, не равна абсолютному нулю.
Тот же Сириус B нагрет до 10 тысяч градусов. Но что значит тепловая энергия, соответствующая этой температуре, по сравнению с энергией вырождения? Капля в море… Поэтому белые карлики хорошо описываются уравнениями, выведенными для абсолютно холодного вещества.
И еще один очень важный вывод сделал Чандрасекар. Дело в том, что давление вырожденного газа из протонов и электронов тоже не может расти безгранично. Наступит момент, когда и оно не сможет противостоять тяжести.
Для этого нужно, чтобы тяжесть превысила некоторый предел. А для этого, в свою очередь, нужно, чтобы масса звезды была больше некоторого критического значения — ведь именно масса звезды и создает тяжесть! Вывод был прост: должна существовать предельная масса белого карлика.
Чандрасекар рассчитал величину этой предельной массы, известной сейчас как Предел Чандрасекара. Она оказалась равной 1,4 массы Солнца в том случае, если белый карлик состоит из гелия. Работа Чандрасекара произвела огромное впечатление — она объясняла существование наблюдаемого класса звезд, она определяла этим звездам место в общем ряду.
Белые карлики, следовало из работы Чандрасекара,- это звезды после исчерпания источников энергии. Другими словами: белые карлики — конечная стадия жизни звезд. Далеко не все звезды после «смерти» превращаются в белые карлики, более массивные звезды могут образовать нейтронную звезду или даже черную дыру.
Конечно, забегая вперед, важно отметить: все это справделиво, но далеко не для всех типов звезд!
Обсудить Находится небесное тело на расстоянии 130 световых лет от нашей планеты. При этом его радиус 2140 км, что делает его очень похожим в этом плане на Луну 1737 км , передаёт Nature. Но в то же время масса белого карлика примерно в 1,3 раза больше массы нашей звезды — Солнца.
Радиус открытой звезды составляет от 0,65 до 0,95 радиуса Юпитера. Ее масса пока еще точно не определена. Однако ученые предполагают, что эта звезда массивнее Юпитера от четырех до 44 раз. Для сравнения, Солнце в 1000 раз массивнее Юпитера. Обнаружение этого коричневого карлика, излучающего радиоволны при такой низкой температуре, - отличное открытие". Коричневые карлики называются так потому, что они излучают мало энергии или света.
Оранжевые звёзды – то, что надо для жизни
Значения их периодов переменности от 10 до 40 дней, в то время как амплитуды изменения блеска от 2m до 5m звёздных величин. Карликовые новые отличаются от классических новых звёзд и в других отношениях. Их светимость меньше, и их периоды изменения блеска, как правило, меняются в масштабах от нескольких дней до десятилетий [2]. Светимость вспышки увеличивается на каждом интервале повторяемости, также увеличивается их орбитальный период, поскольку при аккреции вещества часть его выпадает на белый карлик, а часть выбрасывается в космос, унося орбитальный момент. Последние исследования с космического телескопа Хаббл показывают, что эти закономерности могут сделать карликовые новые полезными стандартными свечами для измерения космических расстояний [2] [3].
При этом его радиус 2140 км, что делает его очень похожим в этом плане на Луну 1737 км , передаёт Nature. Но в то же время масса белого карлика примерно в 1,3 раза больше массы нашей звезды — Солнца. По словам учёных, ZTF J190132.
Ему немного не хватило массы, чтобы стать звездой. Исследователи обнаружили массивный коричневый карлик во время его транзита по диску звезды. Анализ изменения кривой блеска показал, что размером этого субзвездного объекта примерно соответствует Юпитеру, но масса коричневого карлика в 77 раз...
При этом в других длинах волн «Несчастный случай» светится ярче. А это уже предполагает более высокую температуру. Ученые решили объяснить это противоречие и обратилась к другому инфракрасному диапазону длин волн. Однако наземная обсерватория Кека, расположенная на пике горы Мауна-Кеа на Гавайях, не обнаружила этого объекта. Это еще раз подтвердило низкую температуру «Несчастного случая». Другим ключом к разгадке могло стать расстояние обнаруженного объекта от Солнечной системы — его слабость могла бы объяснить дальность расположения. Стоит также отметить, что «Несчастный случай» очень быстро перемещается по галактике. Его скорость около 207,4 километра в секунду. Любая другая звезда подобного рода проигрывает ему на четверть. Кроме того, такая скорость указывает также на возраст звезды. Она говорит, что объект существует очень долго и от гравитационного взаимодействия с другими объектами в галактике он накапливает прирост скорости.
Все виды звёзд. Сверхновые, карлики, нейтронные и прочие
*Белые карлики — это компактные сверхплотные объекты, в которые превращаются звёзды после потухания. В зависимости от общей массы, система стать сверхновой звездой или объединиться в один тяжелый белый карлик, как в случае с WDJ0551+4135. Однако открытие газового гиганта в системе красного карлика TOI-5205 разрушило устоявшиеся представления: Планета TOI-5205b всего в четыре раза меньше своей звезды. Астрофизик Роман Рафиков о дисках вокруг белых карликов, кольцах Сатурна и будущем Солнечной системы. В результате слияния двух белых карликов образовалась эта странная зелёная звезда. Смотрите видео онлайн «Звёзды-долгожители с буйным нравом: что такое красные карлики» на канале «Сергей Чумаков.
Поиск сужается: экзопланеты вблизи карликовых звёзд оказались непригодными для жизни
Иллюстрация происхождения магнитных полей у белых карликов в тесных двойных звёздах (смотреть против часовой стрелки). Астрономы обнаружили двойную звездную систему, в которой материя перетекает на белый карлик с звезды-компаньона. Мертвая звезда оказалась белым карликом, бледным напоминанием некогда существовавшего красного гиганта, выработавшего весь свой топливный ресурс и пережившего коллапс. Согласно исследованию, два протобелых карлика оказались звездами типа PG 1159 — предшественниками белых карликов класса DO или DA.
Двуликий карлик: астрономы нашли странную звезду, состоящую из гелия и водорода
| Красный карлик станет последним домом для жизни во Вселенной | В зависимости от массы исходной звезды это может быть белый карлик, нейтронная звезда или черная дыра. |
| Обнаружена одна из самых редких звезд Млечного Пути — белый карлик-пульсар | Пример белого карлика GD 362 показывает, что жизнь после смерти действительно возможна. |
| Предположительно обнаружен никогда ранее не наблюдавшийся космический объект - "чёрный карлик" | Экзопланеты вблизи карликовых звёзд оказались непригодными для жизни. |
| Оранжевые звёзды – то, что надо для жизни | Экзопланеты вблизи карликовых звёзд оказались непригодными для жизни. |
| Двуликий карлик: астрономы нашли странную звезду, состоящую из гелия и водорода | Смотрите видео онлайн «Звёзды-долгожители с буйным нравом: что такое красные карлики» на канале «Сергей Чумаков. |