Реферат : Белые карлики 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Реферат >> Математика


Белые карлики




Белые карлики

После "выгорания" термоядерного топлива в звезде, масса которой сравнима с массой Солнца, в центральной ее части (ядро) плотность вещества становиться настолько высокой, что свойства газа кардинально меняются. Подобный газ называется вырожденным, а звезды из него состоящие - вырожденными звездами.

После образования вырожденного ядра термоядерное горение продолжается в источнике вокруг него, имеющем форму шарового слоя. При этом звезда превращается в красного гиганта. Оболочка таких звезд достигает коллосальных размеров - в сотни радиусов Солнца - и за время порядка 10-100 тысяч лет рассеивается в пространство. Сброшенная оболочка иногда видна как планетарная туманность. Оставшееся горячее ядро постепенно остывает и превращается в белого карлика, в котором силам гравитации противостоит давление вырожденного электронного газа, обеспечивая тем самым устойчивость звезды. При массе около солнечной радиус белого карлика составляет всего несколько тысяч километров. Средняя плотность вещества в нем часто превышает 109 кг/м3 (тонна на кубический сантиметр).

Удалось оценить пространственную плотность белых карликов: оказывается, в сфере с радиусом в 30 световых лет должно находиться около 100 таких звёзд. Возникает вопрос: все ли звёзды становятся белыми карликами в конце своего эволюционного пути? Если нет, то какая часть звёзд переходит в стадию белого карлика ? Важнейший шаг в решении проблемы был сделан, когда астрономы нанесли положение центральных звёзд планетарных туманностей на диаграмму температура - светимость. Чтобы разобраться в свойствах звёзд, расположенных в центре планетарных туманностей, рассмотрим эти небесные тела. На фотографиях планетарная туманность выглядит как протяжённая масса газов эллипсоидной формы со слабой, но горячей звездой в центре. В действительности эта масса представляет собой сложную турбулентную, концентрическую оболочку, которая расширяется со скоростями 15-50 км/с. Хотя эти образования выглядят как кольца, на деле они являются оболочками и скорость турбулентного движения газа в них достигает примерно 120 км/с. Оказалось, что диаметры нескольких планетарных туманностей, до которых удалось измерить расстояние, составляют порядка 1 светового года, или около 10 триллионов километров.

Расширяясь с указанными выше скоростями, газ в оболочках становится очень разряженным и не может возбуждаться, а следовательно, его нельзя увидеть спустя 100 000 лет. Многие планетарные туманности, наблюдаемые нами сегодня, родились в последние 50 000 лет, а типичный их возраст близок к 20 000 лет. Центральные звёзды таких туманностей - наиболее горячие объекты среди известных в природе. Температура их поверхности меняется от 50 000 до 1млн. К. Из-за необычайно высоких температур большая часть излучения звезды приходится на далёкую ультрафиолетовую область электромагнитного спектра.

Это ультрафиолетовое излучение поглощается, преобразуется и переизлучается газом оболочки в видимой области спектра, что и позволяет нам наблюдать оболочку. Это означает, что оболочки значительно ярче, нежели центральные звёзды, - которые на самом деле являются источником энергии, - так как огромное количество излучения звезды приходится на невидимую часть спектра. Из анализа характеристик центральных звёзд планетарных туманностей следует, что типичное значение их массы заключено в интервале 0,6-1 масса Солнца. А для синтеза тяжёлых элементов в недрах звезды необходимы большие массы. Количество водорода в этих звёздах незначительно. Однако газовые оболочки богаты водородом и гелием.

Некоторые астрономы считают, что 50-95 - всех белых карликов возникли не из планетарных туманностей. Таким образом, хотя часть белых карликов целиком связана с планетарными туманностями, по крайней мере половина или более из них произошли от нормальных звёзд главной последовательности, не проходящих через стадию планетарной туманности. Полная картина образования белых карликов туманна и неопределенна. Отсутствует так много деталей, что в лучшем случае описание эволюционного процесса можно строить лишь путём логических умозаключений. И тем не менее общий вывод таков: многие звёзды теряют часть вещества на пути к своему финалу, подобному стадии белого карлика, и затем скрываются на небесных "кладбищах" в виде чёрных, невидимых карликов. Если масса звезды примерно вдвое превышает массу Солнца, то такие звёзды на последних этапах своей эволюции теряют устойчивость. Такие звёзды могут взорваться как сверхновые, а затем сжаться до размеров шаров радиусом несколько километров, т.е. превратиться в нейтронные звёзды.

Ядерные реакции внутри белого карлика не идут. А свечение происходит за счёт медленного остывания. Основной запас тепловой энергии белого карлика содержится в колебательных движениях ионов, которые при температуре ниже 15 тыс. Кельвинов образуют кристаллическую решетку. Образно говоря, белые карлики - это гигантские горячие кристаллы. Постепенно температура поверхности белого карлика уменьшается и звезда перестаёт быть белой (по цвету) – это скорее уже бурый или коричневый карлик. Масса белых карликов не может превышать некоторого значения – это так называемый предел Чандрасекара (по имени американского астрофизика, индийца по происхождению, Субрахманьяна Чандрасекара), он равен примерно 1,4 массы Солнца. Если масса звезды больше, давление вырожденных электронов не может противостоять силам гравитации и за считанные секунды происходит катастрофическое сжатие белого карлика – коллапс. В ходе коллапса плотность резко растёт, протоны объединяются с вырожденными электронами и образуют нейтроны (это называется нейтронизацией вещества), а освобождаемую гравитационную энергию уносят в основном нейтрино. Чем же заканчивается этот процесс? По современным представлениям, коллапс может либо остановиться при достижении плотностей порядка 1017 кг/м3, когда нейтроны сами становятся вырожденными, - и тогда образуется нейтронная звезда; либо выделяемая энергия полностью разрушает белый карлик – и коллапс по сути дела превращается во взрыв.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.astro.alfaspace.net

Похожие работы:

  • Белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры

    Доклад >> Математика
    ... вырожденного газа. Ядерные реакции внутри белого карлика не идут, а свечение ... счет медленного остывания. Масса белых карликов не может превышать некоторого ... массы Солнца. Солнце в будущем - это белый карлик. Грандиозное, но чрезвычайно редкое небесное ...
  • Коричневые карлики

    Статья >> Математика
    ... них более массивный компаньон – белый карлик – своим тяготением стягивает вещество с ... системе LL Андромеды перетекающий на белый карлик газ образует аккреционный диск, ... в ней сильное магнитное поле белого карлика препятствует образованию аккреционного диска, ...
  • Белая горячка: клинические формы

    Реферат >> Медицина, здоровье
    ... развития, симптоматики и клинических форм белой горячки занимались Маньян, Ласег, ... топчут змей, отыскивают спрятавшихся карликов. При обилии галлюцинаций больные ... Наряду с описанным классическим течением белой горячки, выделяют еще несколько клинических ...
  • Классификация и эволюция звёзд

    Курсовая работа >> Авиация и космонавтика
    ... месте гиганта остаётся маленький и горячий белый карлик. 4.3 Белые карлики Белые карлики - одна из увлекательнейших тем в истории ... окончательный диаметр белого карлика ? Оказывается его массой. Чем больше масса белого карлика, тем меньше ...
  • Эволюционные процессы в мегамире(Звезды)

    Контрольная работа >> Биология
    ... система 3. Звездные «останки»: белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры 3.1 Белые карлики 3.2 Нейтронные звезды 3.3 ... . 3. Звездные «останки»: белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры. 3.1 Белые карлики. Белые карлики - одна из увлекательнейших ...
  • Эволюция звезд

    Курсовая работа >> Математика
    ... месте гиганта остаётся маленький и горячий белый карлик. Белые карлики. Белые карлики - одна из увлекательнейших тем в истории ... окончательный диаметр белого карлика ? Оказывается его массой. Чем больше масса белого карлика, тем меньше ...
  • Что такое звёзды

    Реферат >> Астрономия
    ... , что вторая звезда в двойной системе – белый карлик. Белые карлики – относительно небольшие звёзды, их масса ... «молодых» белых карликов составляет порядка 20000-30000 градусов. Белые карлики бывают не только белого цвета ...
  • Звезды

    Реферат >> Математика
    ... раза, звезда стабилизируется, становясь белым карликом. Катастрофического сжатия не происходит ... В действительности, хотя астрономы белыми карликами пазывают целую группу звезд, ... с белых карликов в двойных сис;емах. Вешество перетекает на белый карлик с ...
  • Физика звезд

    Реферат >> Астрономия
    ... ядерный взрыв на поверхности белого карлика. Когда материал с раздувшейся ... раза, звезда стабилизируется, становясь белым карликом. Катастрофического сжатия не происходит ... В действительности, хотя астрономы белыми карликами называют целую группу звезд, ...
  • Эволюция взглядов о рождении звёзд

    Реферат >> Математика
    ... достигает поверхности белого карлика. По мере падения вещества на белом карлике образуется тонкий ... трех состояний: белые карлики, нейтронные звезды или черные дыры. Белые карлики, или ... уже бурый или коричневый карлик. Масса белых карликов не может превышать ...