Что такое белые карлики и почему они безжалостно уничтожают газовых гигантов

Если вглядеться в угасающее сияние звезды, что относится к белым карликам, то можно увидеть, как в нем растворяются каменистые останки бывших планет. Астрономы уже наблюдали, как коллапсирующая звезда разрывает на части нечто гораздо более крупное, чем она сама.

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

Белые карлики — это конечный этап жизни звезды. Как только запас топлива истощается, эти космические светила разрушаются под действием собственной силы тяжести, вытесняя всю массу раскаленных газов в сферу размером с Землю.

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.

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

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.

Тем не менее существует звездная система, совершенно непохожая на известные современной науке аналоги. Исследователи из Великобритании, Чили и Германии наблюдали за планетой, подобной Урану, находящейся на орбите так близко к белому карлику WD J0914 + 1914, что она буквально разлетелась на части под воздействием звезды.

В целом это первый обнаруженный белый карлик, вокруг которого обращается планета-гигант. При ближайшем рассмотрении в спектре звезды наблюдаются явные признаки кислорода с оттенками серы. Смесь воды и сероводорода позволяет предположить, что это газовая планета, похожая по составу на наших собственных колоссов (таких как Нептун и Уран), которая теряет свою атмосферу. Колебания соотношения водорода и кислорода были достаточно странными, что побудило исследователей использовать специальный инструмент в Очень Большом Телескопе Европейской Южной Обсерватории, называемый спектрографом X-Shooter.

Чтобы космический гигант испарился таким образом, он должен быть как можно ближе к белому карлику. По оценкам исследователей, расстояние составляло около 15 солнечных радиусов — или около 10 миллионов километров — с орбитой всего десять земных дней. Для сравнения, орбита Меркурия приближает его к нашему Солнцу на расстояние не менее 46 миллионов километров.

Даже с учетом того факта, что газовый гигант находится на орбите вокруг белого карлика, неясно, является ли он аномалией или нам просто неизвестны похожие примеры. Однако отметим, что при тщательной проверке примерно 7000 других белых карликов в банках данных SDSS не удалось найти ничего похожего на WD J0914 + 1914.

Источник:https://izverzhenie-vulkana.ru/2021/10/chto_takoe_belye_karliki_i_pochemu_oni_bezzhalostno_unichtozhaut_gazovy.html