Что такое белый карлик?
Как только образуется звезда, ее дни сочтены. Каждая звезда в конечном итоге прекратит свое существование, и результат будет зависеть от массы звезды. Для звезд, масса которых равна массе нашего Солнца или меньше, они в конечном итоге станут так называемым белым карликом. Что такое белый карлик и как он образуется?
Смерть солнцеподобной звезды
Каждая звезда во Вселенной питается за счет слияния ядер водорода в ее ядре. Температура и давление внутри ядра звезды достаточно высоки, чтобы отдельные ядра водорода могли сливаться вместе, образуя ядра гелия. Этот процесс ядерного синтеза генерирует огромное количество энергии. Эта ядерная энергия из ядра выходит наружу и противодействует внутреннему притяжению гравитации звезды, заставляя звезду существовать в состоянии равновесия. Для звезд, подобных нашему солнцу, достаточно водорода, чтобы ядерный синтез продолжался в течение многих миллиардов лет. Хотя каждая звезда содержит огромное количество пригодного для использования водорода, ни одна звезда не содержит его неограниченного количества. В конце концов водород иссякает, и состояние равновесия нарушается.
Когда баланс между ядерной энергией и гравитационной энергией заканчивается, гравитационное притяжение звезды берет верх, и звезда начинает коллапсировать сама по себе. Для звезд средней массы этот процесс сжатия вызывает повышение температуры и давления внутри ядра до тех пор, пока гелий не сможет быть сплавлен в более тяжелые элементы. Синтез гелия генерирует огромное количество энергии, которая, опять же, противодействует гравитации звезды. Звезда начинает расширяться, увеличивая свой диаметр во много раз больше, чем когда-то. Звезда превращается в красного гиганта. Интересно, что, хотя размер звезды увеличивается, ее масса не увеличивается. По мере того как звезда набухает, ее гравитация становится недостаточно сильной, чтобы удержать все вместе. Красный гигант постепенно сдувает свои внешние слои, образуя оболочку из звездного материала, называемую планетарной туманностью. Что происходит во время этого процесса с ядром звезды?
Образование белого карлика
Слияние гелия в ядре звезды проходит через процесс, называемый Тройным альфа-процессом, при котором слияние ядер гелия в конечном итоге приводит к образованию кислорода и углерода. В ядре звезды не будет достаточно высоких давлений или температур, чтобы сплавить углерод и кислород, и поэтому они накапливаются в ядре. В этот момент звезда потеряет все свои внешние слои, оставив после себя ядро, которое теперь состоит в основном из углерода и кислорода. Ядро превратилось в белого карлика. Экстремальные давления в ядре звезды будут сжимать ядро звезды до тех пор, пока оно не станет размером не больше Земли, но вновь образовавшийся белый карлик будет иметь массу, подобную солнечной.
Сверхновая типа 1А
У каждого белого карлика во Вселенной есть предел тому, насколько массивным он может быть. Этот предел, называемый Пределом Чандрасекара, составляет около 1,4 массы Солнца. Если звезда более массивна, чем 1,4 солнца, она обойдет образование белого карлика и вместо этого образует либо нейтронную звезду, либо черную дыру. Однако что произойдет, если белый карлик станет более массивным, чем 1,4 солнца после того, как он сформировался? Если белому карлику случится вращаться вокруг другой звезды в двойной системе, он будет постепенно красть материал у другой звезды, увеличивая при этом свою массу. Если масса белого карлика превышает 1.4 массы Солнца, она подвергнется безудержной термоядерной реакции и взорвется в гигантском взрыве, называемом Сверхновой типа 1А. Поскольку каждый белый карлик имеет одинаковый верхний предел массы, энергия, генерируемая каждой сверхновой типа 1A, будет одинаковой, что позволяет астрономам использовать эти сверхновые в качестве стандартных свечей, которые можно использовать для определения расстояний до других галактик.
