Ак эргежээл - биздин космосто кеңири таралган жылдыз. Окумуштуулар аны жылдыздардын эволюциясынын натыйжасы, өнүгүүнүн акыркы этабы деп аташат. Жалпысынан жылдыз денесин модификациялоонун эки сценарийи бар, бир учурда акыркы этап нейтрондук жылдыз, экинчисинде кара тешик. Эргежээлдер эволюциянын акыркы кадамы. Алардын айланасында планеталык системалар бар. Окумуштуулар муну металл менен байытылган үлгүлөрдү изилдөө аркылуу аныктай алышты.
Фон
Ак эргежээлдер 1919-жылы астрономдордун көңүлүн бурган жылдыздар. Мындай асман телосу биринчи жолу Голландиядан келген Маанен аттуу окумуштуу тарабынан ачылган. Өз убагында адис бир кыйла типтүү жана күтүлбөгөн ачылыш жасады. Ал көргөн эргежээл жылдызга окшош, бирок стандарттуу эмес кичинекей өлчөмдөрү болгон. Бирок спектр массивдүү жана чоң асман телосу сыяктуу эле.
Мындай кызыктай көрүнүштүн себептери илимпоздорду бир топ убакыттан бери кызыктырып келген, ошондуктан ак эргежээлдердин түзүлүшүн изилдөөгө көп күч жумшалган. Алар асман телосунун атмосферасында ар кандай металл конструкцияларынын көптүгү жөнүндөгү божомолду билдиришкенде жана далилдегенде ачылыш жасалды.
Астрофизикадагы металлдар молекулалары суутектен, гелийден оор, химиялык составы бул эки бирикмеге караганда прогрессивдүү элементтердин бардык түрү экендигин тактоо керек. Гелий, суутек, илимпоздор аныктагандай, биздин ааламда башка заттарга караганда кеңири таралган. Ошонун негизинде калган нерселердин бардыгын металл катары белгилөө чечими кабыл алынды.
Теманы иштеп чыгуу
Өлчөмү боюнча Күндөн абдан айырмаланган ак эргежээлдер биринчи жолу жыйырманчы жылдарда көрүлгөнү менен, жарым кылымдан кийин гана адамдар жылдыздардын атмосферасында металлдык түзүлүштөрдүн болушу типтүү көрүнүш эмес экенин аныкташкан. Маалым болгондой, атмосферага киргенде эң кеңири таралган эки оор заттан тышкары, алар терең катмарларга жылып кетет. Гелийдин, суутектин молекулаларынын арасында турган оор заттар акырында жылдыздын өзөгүнө өтүшү керек.
Бул процесстин бир нече себеби бар болчу. Ак эргежээлдин радиусу кичинекей, мындай жылдыз телолору абдан компакттуу – алар бекеринен өз ысымын алышкан эмес. Орточо алганда, радиус жердикине окшош, ал эми салмагы биздин планетардык системаны жарык кылган жылдыздын салмагына окшош. Бул өлчөмдөр менен салмактын катышы өзгөчө чоң гравитациялык беттик ылдамданууну пайда кылат. Демек, оор металлдардын суутек жана гелий атмосферасында чөкүүсү молекула жалпы газ массасына киргенден бир нече Жер күндөн кийин гана болот.
Функциялар жана узактыгы
Кээде ак эргежээлдердин өзгөчөлүктөрүоор заттардын молекулаларынын седиментация процесси узак убакытка кечиктирилиши мүмкүн. Жерден келген байкоочунун көз карашы боюнча эң жагымдуу варианттар миллиондогон, он миллиондогон жылдарды талап кылган процесстер. Бирок мындай убакыт аралыгы жылдыздын денесинин жашоосуна салыштырмалуу өтө кыска.
Ак эргежээлдин эволюциясы ушундай болгондуктан, учурда адам байкаган түзүлүштөрдүн көбүнүн жашы бир нече жүз миллион Жер жыл. Эгерде биз муну металлдардын ядро тарабынан сиңирилишинин эң жай процесси менен салыштырсак, айырма олуттуу эмес. Демек, белгилүү бир байкалуучу жылдыздын атмосферасында металлдын табылышы дене башында мындай атмосфералык составга ээ болгон эмес, антпесе бардык металл кошулмалары эбак эле жок болуп кетмек деп ишенимдүү тыянак чыгарууга мүмкүндүк берет.
Теория жана практика
Жогоруда сүрөттөлгөн байкоолор, ошондой эле ак эргежээлдер, нейтрондук жылдыздар, кара тешиктер жөнүндө ондогон жылдар бою чогултулган маалыматтар атмосфера сырткы булактардан металлдык кошулмаларды алат деп болжолдогон. Окумуштуулар алгач бул жылдыздардын ортосундагы чөйрө деп чечишти. Асман телосу мындай материя аркылуу кыймылдап, чөйрөнү анын бетине топтойт, ошону менен атмосфераны оор элементтер менен байытат. Бирок андан аркы байкоолор мындай теориянын негизсиз экенин көрсөттү. Адистер белгилегендей, эгер атмосферадагы өзгөрүү ушундай болсо, эргежээл суутекти негизинен сырттан алмак, анткени жылдыздар арасындагы чөйрө анын негизги бөлүгүн суутек жанагелий молекулалары. Ортонун аз гана пайызы оор кошулмалар.
Эгерде ак эргежээлдердин, нейтрон жылдыздарынын, кара тешиктердин алгачкы байкоолорунан келип чыккан теория өзүн актай турган болсо, эргежээлдер эң жеңил элемент катары суутектен турмак. Бул гелийдин асман телолорунун да болушуна жол бербейт, анткени гелий оор, демек, суутектин топтолушу аны тышкы байкоочунун көзүнөн толугу менен жашырат. Окумуштуулар гелий эргежээлдеринин болушуна таянып, жылдыздар аралык чөйрө жылдыз денелеринин атмосферасындагы металлдардын бирден-бир, ал тургай негизги булагы болуп кызмат кыла албайт деген тыянакка келишти.
Кантип түшүндүрүү керек?
Өткөн кылымдын 70-жылдарында кара тешиктерди, ак эргежээлдерди изилдеген илимпоздор металл кошулмаларын асман телосунун бетине кометалардын кулашы менен түшүндүрүүгө болорун айтышкан. Ырас, бир кезде мындай идеялар өтө экзотикалык деп саналып, колдоо таппай калган. Бул негизинен адамдардын башка планеталык системалардын бар экенин билбегендигине байланыштуу болгон - биздин "үй" күн системасы гана белгилүү болгон.
Кара тешиктерди, ак эргежээлдерди изилдөөдө алдыга олуттуу кадам кийинки, өткөн кылымдын сегизинчи он жылдыгынын аягында жасалган. Окумуштуулардын карамагында космостун тереңдигине байкоо жүргүзүү үчүн өзгөчө күчтүү инфракызыл приборлор бар, бул белгилүү ак эргежээл астрономдордун биринин айланасында инфракызыл нурланууну аныктоого мүмкүндүк берди. Бул карликтин айланасында так аныкталган, анын атмосферасында металл баркамтуу.
Ак эргежээлдин температурасын баалоого мүмкүндүк берген инфракызыл нурлануу да окумуштууларга жылдыздын денеси жылдыз радиациясын өзүнө сиңире алган кандайдыр бир зат менен курчалганын айтты. Бул зат жылдыздыкынан азыраак белгилүү бир температура деңгээлине чейин ысытылат. Бул сиңирилген энергияны акырындык менен кайра багыттоого мүмкүндүк берет. Радиация инфракызыл диапазондо пайда болот.
Илим алдыга жылат
Ак эргежээлдин спектрлери астрономдор дүйнөсүнүн алдыңкы акыл-эстеринин изилдөө объектиси болуп калды. Маалым болгондой, алардан асман телолорунун өзгөчөлүктөрү жөнүндө бир топ маалыматтарды алууга болот. Ашыкча инфракызыл нурлануусу бар жылдыздардын денелерине байкоолор өзгөчө кызыгууну туудурду. Азыркы учурда бул типтеги үч ондогон системаларды аныктоого мүмкүн болду. Алардын негизги пайызы эң күчтүү Спитцер телескобу аркылуу изилденген.
Асман телолоруна байкоо жүргүзгөн илимпоздор ак эргежээлдердин тыгыздыгы гиганттарга мүнөздүү бул параметрден кыйла аз экенин аныкташкан. Ошондой эле ашыкча инфракызыл нурлануу энергетикалык нурланууну өзүнө сиңире алган белгилүү бир заттан түзүлгөн дисктердин болушу менен шартталган. Дал ошол энергияны, бирок толкун узундуктарынын башка диапазонунда чачат.
Дисктер өзгөчө жакын жана кандайдыр бир деңгээлде ак эргежээлдердин массасына таасир этет (ал Чандрасекхар чегинен ашпайт). Сырткы радиус детриттик диск деп аталат. Ал кандайдыр бир дененин бузулушу учурунда пайда болгон деген божомолдор бар. Орточо алганда, радиус көлөмү боюнча Күнгө окшош.
Эгерде биздин планетардык системабызга көңүл бурсаңыз, анда «үйгө» салыштырмалуу жакын жерде ушундай эле мисалды байкоого болору айкын болот - бул Сатурнду курчап турган шакекчелер, алардын өлчөмү да радиусу менен салыштырууга болот. биздин жылдыз. Убакыттын өтүшү менен окумуштуулар бул өзгөчөлүк эргежээлдер менен Сатурндун жалпылыгы гана эмес экенин аныкташкан. Мисалы, планетанын да, жылдыздардын да өтө ичке дисктери бар, алар жарык аркылуу жаркыруу аракетинде тунук эмес.
Теориянын корутундулары жана өнүгүшү
Ак эргежээлдердин шакекчелери Сатурнду курчап турган шакекчелерге окшош болгондуктан, бул жылдыздардын атмосферасында металлдардын болушун түшүндүргөн жаңы теорияларды түзүүгө мүмкүн болду. Астрономдор Сатурндун айланасындагы шакекчелер планетанын гравитациялык талаасынын таасири астында планетага жетишерлик жакын жайгашкан кээ бир телолордун толкунунун бузулушунан пайда болоорун билишет. Мындай кырдаалда тышкы дене өзүнүн тартылуу күчүн сактай албайт, бул бүтүндүктүн бузулушуна алып келет.
Болжол менен он беш жыл мурун ак эргежээл шакекчелердин пайда болушун ушундай жол менен түшүндүргөн жаңы теория сунушталган. Алгач эргежээл планеталар системасынын борборундагы жылдыз деп болжолдонгон. Асман телосу убакыттын өтүшү менен эволюцияланып, миллиарддаган жылдарга созулуп, шишип, кабыгын жоготот жана бул эргежээлдин пайда болушуна алып келет, ал акырындап муздайт. Айтмакчы, ак эргежээлдердин түсү алардын температурасы менен так түшүндүрүлөт. Кээ бирөөлөр үчүн ал 200 000 K деп эсептелет.
Мындай эволюциянын жүрүшүндө планеталар системасы жашай алат, булжылдыздын массасынын азайышы менен бир убакта системанын сырткы бөлүгүнүн кеңейиши. Натыйжада планеталардын чоң системасы пайда болот. Планеталар, астероиддер жана башка көптөгөн элементтер эволюциядан аман калышат.
Кийинки эмне?
Системанын прогресси анын туруксуздугуна алып келиши мүмкүн. Бул планетаны курчап турган мейкиндикти таштар менен бомбалоого алып келет жана астероиддер системадан жарым-жартылай учуп кетишет. Бирок алардын айрымдары эртеби-кечпи, орбиталарга жылып, эргежээлдин күн радиусунда болушат. Кагылышуулар болбойт, бирок толкундуу күчтөр дененин бүтүндүгүн бузууга алып келет. Мындай астероиддердин кластери Сатурнду курчап турган шакекчелерге окшош формага ээ болот. Ошентип, жылдыздын айланасында таштанды диск пайда болот. Ак эргежээлдин тыгыздыгы (болжол менен 10^7 г/см3) жана анын детриттик диски бир кыйла айырмаланат.
Сүрөттөлгөн теория бир катар астрономиялык кубулуштардын жетишээрлик толук жана логикалык түшүндүрмөсү болуп калды. Ал аркылуу дисктердин эмне үчүн компакттуу экенин түшүнүүгө болот, анткени жылдызды бүткүл жашоосунда Күндүн радиусу менен салыштырууга мүмкүн болгон диск менен курчоого болбойт, антпесе мындай дисктер алгач анын денесинде болмок.
Дисктердин пайда болушун жана алардын өлчөмүн түшүндүрүү менен металлдардын өзгөчө запасы кайдан келерин түшүнүүгө болот. Ал жылдыздын бетине түшүп, эргежээлди металл молекулалары менен булгап калышы мүмкүн. Сипатталган теория ак эргежээлдердин орточо тыгыздыгынын (10^7 г/см3 тартибинде) аныкталган көрсөткүчтөрүнө карама-каршы келбестен, жылдыздардын атмосферасында эмне үчүн металлдар байкалаарын, эмне үчүн химиялыккурамы адам үчүн мүмкүн болгон каражаттар менен жана эмне себептен элементтердин таралышы биздин планетанын жана башка изилденген объекттердин мүнөздөмөсү менен окшош.
Теориялар: пайда барбы?
Сүрөттөлгөн идея жылдыздардын кабыктары эмне үчүн металлдар менен булганганын, эмне үчүн таштанды дисктери пайда болгонун түшүндүрүү үчүн негиз катары кеңири колдонулган. Мындан тышкары, андан карликтин айланасында планета системасы бар экени келип чыгат. Бул корутундуда таң калыштуу деле нерсе жок, анткени адамзат жылдыздардын көбүнүн өзүнүн планета системасы бар экенин аныктаган. Бул Күнгө окшош болгондорго да, анын өлчөмдөрүнөн бир топ чоңураактарга да мүнөздүү - тактап айтканда, алардан ак эргежээлдер пайда болот.
Темалар бүтө элек
Жогоруда айтылган теорияны жалпы кабыл алынган жана далилденген деп эсептесек дагы, астрономдор үчүн кээ бир суроолор ушул күнгө чейин ачык бойдон калууда. Асман телолорунун дисктери менен бетинин ортосундагы материяны өткөрүүнүн өзгөчөлүгү өзгөчө кызыгууну туудурат. Айрымдар айткандай, бул радиациядан улам. Заттын ташылышын мындайча сүрөттөгөн теориялар Пойнтинг-Робертсон эффектине негизделген. Бул кубулуш, анын таасири астында бөлүкчөлөр жаш жылдыздын айланасында орбита боюнча акырындык менен жылып, акырындык менен борборду көздөй спиралдашып, асман телосунда жок болот. Кыязы, бул эффект жылдыздарды курчап турган сынык дисктерде, б.а., дисктерде бар молекулалар эртеби-кечпи эргежээлге өзгөчө жакын болушат. Катуу заттарбууланууга дуушар болушат, газ пайда болот - бир нече байкалган карликтердин айланасында дисктер түрүндө жазылган. Эртеби-кечпи, газ эргежээлдин бетине жетип, бул жерге металлдарды ташыйт.
Ачыкка чыккан фактыларды астрономдор илимге кошкон олуттуу салым катары баалашууда, анткени алар планеталар кантип пайда болгонун сунуштайт. Бул маанилүү, анткени адистерди тартуучу изилдөө объектилери көп учурда жеткиликтүү эмес. Мисалы, Күндөн чоңураак жылдыздардын айланасында айланган планеталарды изилдөө өтө сейрек кездешет - бул биздин цивилизация үчүн жеткиликтүү болгон техникалык деңгээлде өтө кыйын. Анын ордуна, адамдар жылдыздар эргежээлдерге айлангандан кийин планеталык системаларды изилдей алышты. Эгерде биз бул багытта өнүгүүгө жетишсек, анда планета системаларынын бар экендиги жана алардын айырмалоочу мүнөздөмөлөрү жөнүндө жаңы маалыматтарды ачыкка чыгарууга мүмкүн болот.
Атмосферасында металлдар табылган ак эргежээлдер кометалардын жана башка космостук телолордун химиялык курамы жөнүндө түшүнүк алууга мүмкүндүк берет. Чынында, окумуштуулар жөн гана курамын баалоо үчүн башка жол жок. Мисалы, гигант планеталарды изилдеп, сырткы катмар жөнүндө гана түшүнүк алууга болот, бирок ички мазмуну тууралуу так маалымат жок. Бул биздин "үй" системабызга да тиешелүү, анткени химиялык составды Жердин бетине түшкөн же изилдөө аппаратын кондурууга мүмкүн болгон асман телосунан гана изилдөөгө болот.
Кандай болуп жатат?
Эртеби-кечпи, биздин планеталык система да ак эргежээлдин «үйүнө» айланат. Окумуштуулар айткандай, жылдыздын өзөгү барэнергияны алуу үчүн чектелген сандагы зат жана эртеби-кечпи термоядролук реакциялар түгөнүп калат. Газ көлөмү азаят, тыгыздыгы бир тонна куб сантиметрге чейин көтөрүлөт, ал эми сырткы катмарларда реакция дагы эле уланууда. Жылдыз кеңейип, кызыл алпка айланат, анын радиусу Күнгө барабар болгон жүздөгөн жылдыздар менен салыштырууга болот. Сырткы кабык "күйүүнү" токтоткондо, 100 000 жылдын ичинде мейкиндикте материянын дисперсиясы болот, ал тумандуулуктун пайда болушу менен коштолот.
Жылдыздын кабыгынан бошотулган өзөгү температураны төмөндөтүп, ак эргежээлдин пайда болушуна алып келет. Чынында, мындай жылдыз жогорку тыгыздыктагы газ болуп саналат. Илимде эргежээлдерди көбүнчө бузулган асман телолору деп аташат. Эгерде биздин жылдыз кысылып, анын радиусу бир нече миң километр болсо, бирок салмагы толугу менен сакталып калса, анда бул жерде ак эргежээл да орун алмак.
Функциялар жана техникалык пункттар
Каралып жаткан космостук дененин түрү жаркырап чыгууга жөндөмдүү, бирок бул процесс термоядролук реакциялардан башка механизмдер менен түшүндүрүлөт. Жаркыроо калдык деп аталат, ал температуранын төмөндөшү менен түшүндүрүлөт. Эргежээл иондору кээде 15000 К ден муздак болгон заттан пайда болот. Термелүү кыймылдар элементтерге мүнөздүү. Бара-бара асман телосу кристаллдай болуп, анын жарыгы алсырап, эргежээл күрөң түскө айланат.
Окумуштуулар мындай асман телосу үчүн массанын чегин аныкташты – Күндүн 1,4 салмагына чейин, бирок бул чектен ашпайт. Эгерде масса бул чектен ашса,жылдыз болушу мүмкүн эмес. Бул кысылган абалдагы заттын басымы менен шартталган - ал затты кысуучу гравитациялык тартылуудан азыраак. Нейтрондордун пайда болушуна алып келген өтө күчтүү кысуу бар, зат нейтрондолот.
Кысуу процесси дегенерацияга алып келиши мүмкүн. Бул учурда нейтрон жылдызы пайда болот. Экинчи вариант - кысуу уланып, эртеби-кечпи жарылууга алып келет.
Жалпы параметрлер жана функциялар
Асман телолорунун каралып жаткан категориясынын Күндүн мүнөздөмөсүнө салыштырмалуу болометриялык жарыктыгы он миң эсеге жакын эмес. Эргежээлдин радиусу күндөн жүз эсе азыраак, ал эми салмагы биздин планетардык системанын негизги жылдызынын өзгөчөлүгүнө окшош. Эргежээлдин массасынын чегин аныктоо үчүн Чандрасекхар чеги эсептелген. Ал ашып кеткенде, эргежээл асман телосунун башка формасына айланат. Жылдыздын фотосферасы орточо эсеп менен 105–109 г/см3 деп эсептелген тыгыз заттан турат. Негизги ырааттуулукка салыштырмалуу, ал болжол менен миллион эсе тыгызыраак.
Кээ бир астрономдор галактикадагы бардык жылдыздардын 3% гана ак эргежээлдер деп эсептешет, ал эми кээ бирлери ар бир онунчу бөлүгү ушул класска кирет деп ишенишет. Асман телолоруна байкоо жүргүзүү кыйынчылыгынын себебине байланыштуу баа ар кандай - алар биздин планетадан алыс жана өтө алсыз жаркырап турат.
Окуялар жана ысымдар
1785-жылы Гершель байкаган кош жылдыздардын тизмесинде дене пайда болгон. Жылдыз 40 Eridani B деп аталды. Ал ак категориядагы биринчи адам болуп эсептелет.карликтер. 1910-жылы Рассел бул асман телосу түстүү температурасы өтө жогору болсо да, жарыктын өтө төмөн деңгээлине ээ экенин байкаган. Убакыттын өтүшү менен бул класстагы асман телолору өзүнчө категорияга бөлүнүшү керек деген чечим кабыл алынган.
1844-жылы Бессел Procyon B, Sirius B көз салуу менен алынган маалыматты изилдеп, экөө тең мезгил-мезгили менен түз сызыктан жылып турган, демек жакын спутниктер бар деген чечимге келген. Мындай божомол илимий коомчулукка күмөндүү көрүндү, анткени эч кандай спутник көрүнбөйт, ал эми четтөөлөрдү массасы өзгөчө чоң (Сириус, Прокён сыяктуу) асман телосу менен гана түшүндүрүүгө болот.
1962-жылы Кларк ошол кездеги эң чоң телескоп менен иштеп, Сириустун жанында өтө күңүрт асман телосун аныктаган. Ал Сириус Б деп аталып калган, Бессел мурда сунуш кылган спутник. 1896-жылы изилдөөлөр Procyon да спутниги бар экенин көрсөттү - ал Procyon B деп аталды. Ошондуктан Бесселдин идеялары толугу менен тастыкталган.
