Белые карлики — очередная загадка вселенной

Белый карлик — результат эволюции звезд, его плотность и температура, цвет и размеры, возможно ли превращение или взрыв Солнца или Сириуса

Во Вселенной, помимо молодых звезд видимого спектра, существует огромное количество звезд, горящих едва заметным тусклым светом. Это белые карлики – звезды, прошедшие практически полный цикл эволюции, звездная карьера которых катится к закату.

Белый карлик

Что представляют собой белые карлики?

Неопределенность оценки звездного населения нашей галактики объясняется техническими трудностями обнаружения объектов. Заглянуть вглубь космоса мешают огромные массивы звездного газа и космической пыли, туманности и скопления, населяющие рукава галактики Млечный путь.

В те годы, когда техника не позволяла детально изучать космическое пространство, белые карлики считались редким явлением.

Однако сегодня человечество вооружено до зубов мощнейшими телескопами, которые могут заглянуть в глубины космоса под иным спектром.

В среднем, пространственная плотность белых карликов составляет 100 звезд на сферу космического пространства диаметром 60 световых лет. В нашей галактике существует до полутора тысяч подобных объектов.

Галактика Млечный путь, белые карлики

Полторы тысячи — это довольно много, учитывая возраст Вселенной. Т.е. за 13-14 млрд. лет в пределах галактики Млечный путь внушительное количество звезд уже находится в преклонном возрасте, ожидая своей дальнейшей участи.

Если брать в расчет сотни, десятки сотен других галактик, то это число соответственно многократно увеличится.

Учитывая небольшие размеры, которые свойственны таким звездам, то в действительности их может оказаться значительно больше.

Эволюция звезд

Белый карлик -это звезда по размерам равная планете Земля, однако масса такой звездочки в сто тысяч раз больше массы нашей голубой планеты. Как правило, масса белого карлика варьируется в диапазоне 0,6-1,44 солнечных масс. Для этой категории звезд характерным является зависимость «масса-радиус».

Чем больше масса стареющей звезды, тем меньше ее размеры. Из школьного курса астрономии известно, что белые карлики являются обнажившимся ядром звезды, которая сбросила верхний слой звездной материи. По факту такое ядро имеет небольшие размеры, является горячим.

Низкая светимость есть доказательство отсутствия у этого небесного тела термоядерных реакций. Да и откуда им взяться! За миллиарды лет существования звезды, ее запасы водорода – основного звездного топлива — исчерпались. Основными компонентами белого карлика теперь стали не водород и гелий, а углерод и кислород.

Плотность такого обнажившегося ядра колоссальна и составляет 10⁶-10⁷ г/см³.

Остывающий белый карлик

Отсутствие ядерных реакций приводит к тому, что звезда начинает медленно остывать. Интенсивность излучения падает сравнительно медленно, на 1-2% за сотни лет.

Процесс остывания сильно растянут по времени и может продлиться триллионы лет, прежде чем звезда исчезнет в космическом пространстве как материальное тело.

Температура звезды, только что перешедшей в категорию пенсионеров, на поверхности довольно высокая — 100-200 тыс. Кельвина. Для старых белых карликов температура на поверхности уже достаточно низкая — 5000К.

История открытия белых карликов

Современная наука о звездах обрела свои реальные очертания только в середине XX века. Уже в начале 30-х годов ученые-астрофизики могли свободно рассчитать параметры любой наблюдаемой звезды: ее светимость, размеры и температуру.

На этом фоне явно выделялся один объект, который портил всю стройную картину — звезда 40 Эридана В, обнаруженная еще в далеком 1783 году известным астрономом Уильямом Гершелем.

В отличие от привычных звезд для этого светила было характерно явное несоответствие: небольшие размеры, низкая светимость и высокая температура. Подобные факты шли в разрез со всеми существующими законами физики.

Со временем удалось обнаружить еще несколько подобных объектов, одним из которых стал Сириус В. Да, именно Сириус В – скромная маленькая звездочка, пребывающая в тени своей ослепительной соседки Сириуса.

Вильгельм Бессель

Поводом к открытию стало наблюдением за поведением Сириуса, которое проводил немецкий астроном Вильгельм Бессель. Ему удалось обнаружить неестественное для звезды движение. Сириус двигался в космическом пространстве по синусоиде.

Долгие годы ученый ломал голову над этой загадкой, пока не пришел к выводу, что рядом с Сириусом расположена другая звезда, небольшая и едва заметна. Именно ее гравитационные силы воздействуют на поведение Сириуса. Позже, в 1862 году А.

Кларку удалось с помощью мощного оптического телескопа обнаружить невзрачного соседа Сириуса. Таким образом, выяснилось, что предсказания и расчеты Бесселя оказались правильными.

Наблюдение за Сириусом

Уже в XX веке удалось выяснить, что «двойник Сириуса» имеет температуру 25000К выше, чем у самой яркой звезды.

Небольшие размеры столь горячего тела наталкивали ученых на мысль, что причина такого состояния — высокая плотность объекта. Это открытие в корне перевернуло всю устоявшуюся теорию о происхождении звезд.

Появился новый и важный элемент в эволюции звездного населения галактик Вселенной. Наука получила в свои руки доказательства природы старения звезд.

Физика процесса

По сути, белые карлики являются огарками звезд, утративших свою жизненную силу и энергию. В отличие от обычных желтых карликов, где звездная материя пребывает в равновесии, белые карлики лишены такого устойчивого баланса.

Для того, чтобы силы внутренней гравитации могли противостоять внешнему воздействию, нужно иметь мощные источники внутренней энергии. В противном случае, теряя часть своей материи, звезда быстро бы разрушилась под воздействием гравитации.

Внутренним источником энергии является реакция термоядерного синтеза, в ходе которой водород превращается в гелий. Запасы водорода определяются массой звезды, соответственно от этого зависит и длительность термоядерных реакций. Как только водородное топливо выгорает, звездная материя утрачивает равновесие.

Под действием собственной силы тяжести звезда начинает стремительно сжиматься, превращаясь из огромного красного гиганта в маленький белый карлик.

Процесс охлаждения белого карлика

На этом этапе эволюции звезд решающая роль принадлежит квантовым свойствам элементарных частиц. Этому способствует такое явление, как вырожденное давление, возникающее в результате сильнейшего сжатия материи в недрах небесного тела.

Процесс гравитационного сжатия у белого карлика не возникает на пустом месте. Это происходит постепенно до тех пор, пока расстояние между ядрами атомов не уменьшится до размеров радиуса электронов.

Дальнейшее сжатие невозможно, так как оболочка электронов уже не подвержена физическим изменениям. В таком состоянии электроны двигаются хаотично, теряя связь с ядрами.

Такая квантовая механика характерна для внутреннего строения металлов, где кинетическая энергия перерастает в тепловую и распределяется от внутренних областей к поверхности, поэтому можно утверждать, что белый карлик напоминает раскаленный кусок металла.

Электронный вырожденный газ

Для электронного газа характерна одна особенность. В процессе сжатия скорость электронов постоянно растет. Самые быстрые электроны стремятся занять любое освободившиеся место, тем самым уменьшая объем газовой субстанции.

По мере приближения к поверхности ядра вырожденное давление ослабевает, что приводит к снижению температуры стареющей звезды.

Здесь процесс ионизации атомов еще только начинается, поэтому звездная материя пребывает в обычном газообразном состоянии.

Строение белых карликов

Природа процессов, протекающих в недрах стареющей звезды, отражается на ее строении. Первым отличительным признаком белого карлика является его атмосфера.

Анализируя данные оптических наблюдений, напрашивается вывод: толщина атмосферного слоя у такой звезды составляет всего несколько сотен метров.

Судя по составу спектра, каждый из таких объектов имеет свой химический состав. В связи с этим, белые карлики делятся на два типа:

  • горячие звезды;
  • холодные звезды.

Для первого типа основными компонентами являются ограниченное количество водорода (не более 0,05%), гелий, углерод, кальций, железо и титан (звездный металл). Горячие белые карлики имеют температуру 50000К.

Для второго типа белых карликов основным компонентом является гелий. Атомов водорода в таких звездах один на миллион. Холодные карлики разогреты в десятки раз меньше, всего до отметки 5000К.

Первые «водородные» белые карлики относятся к спектральному классу DA, вторые  — «гелиевые» — относятся к белым карликам типа DB.

Строение белого карлика

Атмосфера белого карлика покрывает область оставшейся невырожденной материи, в которой присутствует ограниченное количество свободных электронов. Этот слой имеет толщину в 150-170 км, занимая 1% радиуса стареющей звезды.

Толщина слоя невырожденной материи может меняться по мере старения объекта, однако размер звезды остается тем же. В таком состоянии белый карлик может находиться до самой своей кончины. Окончательные размеры белых карликов определятся его массой.

Как и в случае с минимальной предельной массой, существует критический порог размеров подобных объектов.

Минимальный размер белого карлика

Под слоем невырожденной материи начинается царство релятивистского вырожденного электронного газа, который представляет собой изотермически выделенную субстанцию. Температура здесь постоянная по всем направлениям и составляет миллионы градусов Кельвина.

Тепловая энергия передается от внутренних областей звезды к поверхности, излучаясь в окружающее космическое пространство. Подобные процессы не позволяют телу светиться ярким светом. Основной поток тепловой энергии представлен рентгеновским излучением.

Судьба белого карлика

Каждая звезда, подобная нашему Солнцу, закончит свои дни в статусе белого карлика. Этот этап в жизни звезды будет блеклым, невзрачным и в то же время достаточно долгим. В конечном итоге белый карлик умрет.

Сегодня, по мнению ученых, возраст Вселенной не позволяет говорить о том, что в ее глубинах уже имеются черные, мертвые карлики. Существует теория, что количество белых карликов увеличивается с постоянной величиной. В силу малой изученности космоса, мы не можем говорить о точном количестве подобных объектов.

Допускается версия, что белых карликов во Вселенной значительно больше. Интересно другое. Какие звезды становятся белыми карликами, а какие нет?

Черный карлик

В научной среде нет единого мнения о природе белых карликов.

Считается, что половина всех существующих подобных объектов в космическом пространстве возникает в процессе эволюции обычных звезд главной последовательности, тогда как другая половина возникает в недрах планетарных туманностей.

Точных данных о природе возникновения белых карликов на сегодняшний момент нет. Основные версии и теории базируются на моделях, создаваемых путем логических умозаключений.

Белый карлик планетарная туманность

Для нашего Солнца тоже уготована судьба стать белым карликом. Сначала медленная старость, которая завершиться тихой смертью звезды в просторах Вселенной. Светила, масса которых вдвое превышает солнечную массу, идут по другому пути эволюции. Утратив устойчивость, такая звезда на финальной стадии может взорваться, озарив космос вспышкой сверхновой, и превратиться в небольшой нейтронный шарик.

Эволюция звезд – это процесс, который протекает вне зависимости от нашего существования. Рождение человеческой цивилизации, гибель ее будут протекать в те периоды, когда наше Солнце еще будет далеко от своего финала.

Солнце может погубить нас еще в статусе красного гиганта, испепелив Землю до состояния уголька.

До того момента, когда в пределах видимости наших оптических приборов появится новый белый карлик, пройдет бесконечно много времени.

Источник: https://WarWays.ru/kosmos/belyj-karlik.html

Звезда — Белый карлик

Белые карлики — распространенный тип звезд с малой светимостью и огромной массой. В нашей галактике они составляют несколько процентов от общего числа звезд. Это компактные объекты, размером примерно с Землю.

Температура внутри них невысока, так что ядерные реакции не протекают. Запасенная энергия постепенно уменьшается за счет излучения электромагнитных волн.

Температура поверхности белых карликов колеблется в пределах от 5 000° K у старых, «холодных» звезд до 50 000° K у молодых и «горячих».

Массы белых карликов не превосходят 1,4 массы Солнца, хотя плотность вполне приличная — 1 000 000 — 100 000 000 г/см³

Белые карлики относятся к объектам, находящимся в последней стадии эволюции. Плотность вещества белых карликов больше плотности обычных звёзд в миллион раз, а распространённость их среди звёзд Млечного Пути – 3 – 10%. Также белые карлики от звезд отличаются тем,что в их недрах не идут термоядерные реакции.

Когда на Солнце закончится весь гелий (через 100 – 110 млн. лет), оно превратится в белый карлик.

Молодые белые карлики имеют температуру больше 2.105 °К на поверхности. Классический пример – снимки самой яркой звезды нашего неба, Сириуса.

Их удалось получить при помощи рентгеновского телескопа «Чандра». В оптике Сириус А в 10 000 раз ярче своего напарника, Сириуса В, но в рентгеновском диапазоне белый карлик имеет большую яркость.

Из чего состоят

Белые карлики не так просты и скучны, как это может показаться на первый взгляд. Действительно, если ядерные реакции не идут и температура невысока, то откуда берется высокое давление, сдерживающее гравитационное сжатие вещества? Оказывается, что решающую роль играют квантовые свойства электронов.

Под действием гравитации вещество сжимается настолько, что ядра атомов проникают внутрь электронных оболочек соседних атомов. Электроны уже не принадлежат конкретным ядрам, а вольны летать по всему пространству внутри звезды. Ядра же образуют плотно связанную систему наподобие кристаллической решетки. Далее происходит самое интересное.

Хотя в результате излучения в окружающее пространство белый карлик остывает, средняя скорость электронов не уменьшается. Это связано с тем, что, согласно законам квантовой механики, два электрона, имея полуцелый спин, не могут находиться в одном состоянии (принцип Паули). Значит, число различных состояний электронов белого карлика не может быть меньше числа электронов.

Но понятно, что число состояний уменьшается с уменьшением скоростей электронов. В предельном случае, если бы скорость всех электронов стала равной нулю, все они оказались бы в одном состоянии (точнее — в двух, с учетом проекции спина). Поскольку электронов в белом карлике много, то и состояний должно быть много, а это обеспечивается сохранением их скоростей.

Ну а большие скорости частиц создают большое давление, противодействующее гравитационному сжатию. Конечно, если масса объекта слишком велика, гравитация преодолеет и этот барьер.

Читайте также:  Ятаган – легенда, рожденная на поле боя

Эволюция

Большинство белых карликов являются одним из последних этапов эволюции нормальных, не очень массивных звезд. Звезда, исчерпав запасы ядерного горючего, переходит в стадию красного гиганта, теряет часть вещества, превращаясь в белый карлик. При этом наружная оболочка — нагретый газ — разлетается в космическом пространстве и с Земли она наблюдается как туманность.

За сотни тысяч лет такие туманности рассеиваются в пространстве, а их плотные ядра, белые карлики, постепенно остывают аналогично раскалённому куску металла, но очень медленно, поскольку его поверхность мала. Со временем они должны превратиться в коричневые (черные) карлики — сгустки материи с температурой окружающей среды.

Правда, как показывают расчеты, на это может потребоваться множество миллиардов лет.

Очевидно, что открытие коричневых карликов затруднено их слабой светимостью. Один из коричневых карликов находится в созвездии Гидры. Его блеск составляет лишь 22,3.

Уникальность открытия заключается в том, что ранее обнаруженные коричневые карлики входили в двойные системы, именно поэтому их и могли обнаружить, а этот — одиночный.

Его нашли только благодаря близости к Земле: до него всего 33 световых года.

Предполагается, что нынешние коричневые карлики — это не остывшие белые (слишком мало времени прошло), а «недоразвившиеся» звезды. Как известно, звезды рождаются из газопылевого облака, причем одно облако порождает несколько звезд разной массы.

Если сжимающийся сгусток газа имеет массу в 10-100 раз меньше солнечной, образуются коричневые карлики. Они довольно сильно разогреваются силами гравитационного сжатия и излучают в инфракрасном диапазоне.

Ядерные реакции в коричневых карликах не происходят.

Открытие

К началу 30-х гг. XX в. в общих чертах сложилась теория внутреннего строения звезд. Задавая массу звезды и ее химический состав, теоретики могли рассчитать все наблюдаемые характеристики звезды — ее светимость, радиус, температуру поверхности и т. д.

Однако эту стройную картину нарушала невзрачная звездочка 40 Эридана В, открытая английским астрономом Вильямом Гершелем в 1783 г. Для своей высокой температуры она имела слишком небольшую светимость, а следовательно, слишком малые размеры. С точки зрения классической физики это не поддавалось объяснению.

Спустя некоторое время были найдены и другие необычные звезды. Самым знаменитым из этих открытий стало открытие Сириуса В — невидимого спутника самой яркой звезды — Сириуса. Астроном Фридрих Вильгельм Бессель (немецкий математик и астроном), наблюдая за Сириусом, обнаружил, что он движется не по прямой, а «слегка по синусоиде».

Примерно десять лет наблюдений и размышлений привели Бесселя к выводу, что рядом с Сириусом находится вторая звезда, оказывающая на него гравитационное воздействие.

Предсказание Бесселя подтвердились после того, как А. Кларк в 1862 г. сконструировал телескоп с объективом диаметром 46 см, на тот момент самый большой телескоп в мире. Для проверки качества линзы его направили на Сириус — самую яркую звезду. В поле зрения телескопа появилась еще одна звезда, неяркая, которую и предсказывал Бессель.

Температура Сириуса В оказалась равной 25 000 К — в 2,5 раза выше, чем у яркого Сириуса А. С учетом размеров звезды это указывало на чрезвычайно высокую плотность ее вещества — 106г/см³. Наперсток такого вещества весил бы на Земле миллион тонн.

Как оказалось, белые карлики — это звездные «огарки», ведущие свое происхождение от обычных звезд. Равновесие обычных звезд поддерживается силой давления раскаленной плазмы, которая противостоит силе гравитации (тяготения).

Чтобы равновесие сохранялось, необходимы внутренние источники энергии, иначе звезда, теряя энергию на излучение потоков света в окружающее пространство, не выдержала бы противоборства с гравитационными силами. Таким внутренним источником служат термоядерные реакции превращения водорода в гелий.

Как только в центральных областях звезды «выгорает» весь водород, равновесие нарушается и звезда начинает сжиматься под действием собственной тяжести. Типичная плотность окружающих нас предметов составляет несколько граммов на 1 см³ (примерно такова характерная плотность атома). Такую же среднюю плотность имеют звезды типа нашего Солнца.

Однако, если обычную звезду сжать в 100 раз, атомы «вожмутся» друг в друга и звезда превратится в один гигантский атом, в котором энергетические уровни отдельных атомов «сцепятся» воедино.

При таких плотно­стях электроны образуют так называемый вырожденный элек­тронный газ — особое квантовое состояние, при котором все электроны белого карлика «чувствуют» друг друга и образу­ют единый коллектив — именно он и противостоит гравитаци­онному сжатию. Так звезда превращается в плотное ядро — белый карлик.

Ещё по теме:

Источник: http://light-science.ru/kosmos/vselennaya/belyj-karlik.html

Взрыв белого карлика

В настоящее время большинство астрономов планеты сосредоточили свои наблюдения на космическом взрыве, который признан самым ярким и самым близким к нашей Солнечной системе за последние 25 лет.

Взрыв сверхновой был зафиксирован 24 августа 2011 года в галактике Розовое колесо. Взорвался белый карлик, состоявший в основном из углерода и кислорода.

Большинство астрономов пришли к выводу, что взорвавшаяся звезда входила в двойную систему, и взрыв был вызван перетеканием большого количества вещества от звезды-компаньона белого карлика.

Взрывы сверхновых происходят достаточно редко, в Млечном Пути примерно два раза за столетие.

Большинство этих взрывов (около 80 %) представляют собой коллапс ядра звезды массой больше 10 масс Солнца, которое больше не в состоянии поддерживать термоядерные реакции.

В то время как ядро бывшей звезды превращается в чёрную дыру или в нейтронную звезду, внешние слои звезды сбрасываются с невероятной силой. Зажёгшуюся «свечу» во Вселенной можно видеть в телескопы, а иногда и невооружённым глазом.

Однако есть особый тип сверхновых — когда заканчивает своё существование белый карлик, после взрыва которого не остаётся компактного остатка типа чёрной дыры или нейтронной звезды. Этот тип сверхновых учёные называют типом 1а. Именно такими были известные исторические сверхновые, обнаруженные древними астрономами в 185-м, 1006-м, 1572-м и в 1604-м годах нашей эры.

Катаклизм, произошедший 24 августа 2011, также относится к типу 1а. Хотя новая «свеча» в космосе была не видна невооружённым глазом, но светила достаточно ярко. Сверхновая SN 2011fe вспыхнула в спиральной галактике, расположенной фронтально к Солнечной системе на расстоянии 20 миллионов световых лет.

Одним из первых 24 августа 2011 года вспыхнувшую сверхновую заметил доктор Питер Нугент из Национальной лаборатории Лоренса Беркли Калифорнийского университета. Он рассчитал, что звезда, которая взорвалась, имела размер около одной десятой размера Солнца. Этот факт является доказательством того, что взорвался именно белый карлик.

Белые карлики являются компактными остатками эволюции выгоревших звёзд с небольшой массой. Обычно белые карлики имеют размер, близкий к размеру Земли (радиус 6400 км), в котором заключена масса, близкая к массе Солнца (2×1030кг).

Именно из-за своего малого размера эти объекты и были названы карликами, белыми их называют из-за белого цвета первых открытых объектов этого типа, обусловленного их высокой температурой. Белые карлики относятся к так называемым компактным объектам.

Они не являются звёздами в строгом смысле этого слова, так как в их недрах не происходят ядерные реакции. Белые карлики имеют невероятную плотность, миллион грамм на кубический сантиметр, что в десять тысяч раз больше плотности вещества в центре Солнца.

Свойства белых карликов настолько необычны, что для описания их природы требуется «физика XX века» — квантовая механика и теория относительности.

Однако если чёрные дыры и нейтронные звёзды были предсказаны до своего открытия, то белые карлики были открыты в XIX веке и оставались необъяснёнными до 1930-х годов, когда были установлены основные квантово-механические законы. Первый белый карлик был открыт в 1844 году Фридрихом Бесселем при изучении ярчайшей звезды ночного неба Сириуса.

Белые карлики образуютсяна финальныхстадиях эволюциималомассивных звёзд (массой 8-10 масс Солнца) после исчерпания топлива для термоядерных реакций. Они достаточно распространены в нашей Галактике, их число составляет до 10% всех звёзд Млечного Пути.

Эти удивительные объекты состоят главным образом из кислорода и углерода. Их эволюция сводится к постепенному охлаждению за счёт излучения. Цвет белого карлика при этом меняется от белого к красному, так что название «белый» чисто условно.

В случае если белый карлик входит в двойную систему (таких звёзд в Галактике около половины) эти звёздные останки остаются инертными и стабильными до тех пор, пока их масса не достигает 1,4 массы Солнца.

Когда карлик «разбухает» до этой критической массы, например из-за того, что «покормится» веществом звезды-соседки, происходит взрыв. После взрыва белого карлика происходит полный разлёт вещества или, редко, образуется нейтронная звезда.

Доктор Нугент обнаружил присутствие углерода и кислорода в спектре сверхновой SN 201 Ife, что подтверждает, что взорвался именно белый карлик.

Что  касается звезды-компаньона взорвавшегося объекта, то астрономы пока не пришли к единому выводу. Существует три возможности — это была обычная звезда, гораздо более яркий красный гигант, состоящий в основном из гелия или же второй белый карлик. Нугент считает, что это была обычная звезда.

Его коллега из Калифорнийского университета доктор Вейдонг  Ли исследовал архивные фотографии участка космоса, близкого к галактике Розовое колесо, и не обнаружил яркого объекта рядом с взорвавшимся белым карликом.

Если бы гам был красный гигант, то он был бы виден на фотографиях, так как красные гиганты обладают значительной светимостью.

Мария Буук

Источник: http://parallelnyj-mir.com/1/18/2395-vzryv-belogo-karlika.html

Про Вселенную, голубые карлики и красные гиганты

по статье 

Длительность жизни звезд солнечного типа вполне себе сравнима с текущим возрастом Вселенной. Иные рекордсмены — звезды-старички-горцы — дожили до почтенного возраста в 13.7 гигалет (!). Но звезды меньшей массы живут еще дольше! Поэтому их никто еще не видел на смертном одре, да, откровенно говоря, и теоретических изысканий на эту тему было немного. 

Адамс и Лафлин поставили себе задачу понять, что же может произойти с красными карликами малой массы, и заодно, если получится, провести грань между звездами, которые в конце жизни пухнут в красные гиганты, и теми, кто влачит свое жалкое существование миллиарды лет «без смысла и продолженья». 

Вырисовалась вот такая картина. 

Отдельные треки соответствуют разным массам М-карликов – от 0.25 масс Солнца до 0.06 масс Солнца. По горизонтали – температура, по вертикали – логарифм отношения светимости карлика к светимости Солнца. Обратите внимание на врезку – это зависимость продолжительности жизни М-карлика от его массы – то есть карлик массой 0.25 солнечных живет около триллиона лет, 0.

1 солнечной — почти 6 трлн лет, а еще меньшей массы – уму не постижимые 10.4 трлн лет! Как результат, у таких звезд достаточно времени, чтобы попытаться спалить весь свой водород.

В то время как звезда массой Солнца выжигает всего 10% своего водорода за свою жизнь на главной последовательности, у такого карлика с запасом водорода всего лишь 10% от солнечного, впереди – почти целая вечность, чтобы попытаться спалить все. 

Один из самых интересных результатов этой работы – маленькие М-карлики не становятся красными гигантами на склоне своего жизненного пути.

Вместо этого они сохраняют свой размер, но в конце жизни сильно увеличивают температуру поверхности, становясь…

голубыми карликами! Конечно, со временем, они дожгут все, что у них есть, и станут постепенно остывающей головешкой – белым карликом, чтобы потом потухнуть уже навсегда. 

Как показывают треки, самые маленькие звезды, которые в конце жизни станут красными гигантами – массой в четверть массы Солнца! Но случится это еще через триллион лет, и значит, вся основная эволюция звезд в Галактике еще впереди. 

Еще один удивительный результат – посмотрите на трек звезды массой 0.16 масс Солнца. Незадолго до смерти, у таких звезд будет период сравнительно постоянной, повышенной светимости в треть солнечной.

Эта эпоха длится порядка 5 млрд лет, в это время граница зоны обитаемости в таких системах должна отодвинуться дальше, и это значит, что у планет таких звезд будет шанс выбраться из холода и забвения, и, возможно, даже добраться до таких температур и такой стабильности, при которых на их поверхности может зародиться и зацвести жизнь. 

Если теперь посмотреть на эволюцию всей Галактики, рисуется такая картина. Постепенно, за 1-2 текущих возрастов Вселенной, Галактика должна выработать весь свой водород.

К счастью, это время может продлиться за счет повторного использования водорода умерших звезд солнечного типа на главной последовательности (которые, как мы уже указали, выжигают за жизнь всего лишь 10% своих запасов), а также возможное уменьшение скорости, с которой Галактика рождает новые звезды. С учетом этих факторов, время, за которое Галактика исчерпает весь свой газ, увеличивается до 1 трлн лет. 

Читайте также:  Птрк «конкурс»: история создания и технические характеристики

Звездное население неотвратимо будет стареть. Это значит, что первыми умрут самые массивные звезды. Доля, которую они вносили в общую светимость всей Галактики, должна, в принципе, постепенно компенсироваться увеличением светимости меньших звезд, и вычисления показывают, что с течением времени кривая интегральной светимости Галактики остается удивительно постоянной. 

Все астрономы – от мала до велика – знают, что Солнце в конце концов станет красным гигантом. В то же время хорошего обоснования, почему именно так, просто не было. Но изучение красных карликов может дать ключ и к этому замочку. 

Светимость, радиус и температура фотосферы звезд связаны простым законом 

С возрастом светимость звезды начинает расти. Это значит, что она может увеличить свой радиус, становясь красным гигантом, или, оставшись маленькой, увеличивать свою температуру – становясь «голубым карликом».

Как именно звезда будет решать проблему своей светимости – зависит от многих параметров, среди которых – непрозрачность фотосферы, «металличность» звезды (количество элементов тяжелее гелия) и еще кое-какие.

 

Для случая металличности таких звезд, как наше Солнце, влиянием прочих факторов можно пренебречь, поэтому решение сводится к определению критериев непрозрачности фотосферы. 

Около поверхности звезды, в ее фотосфере, вся конвекция хочешь не хочешь, кончается, и звезде не остается ничего другого, кроме излучения этой энергии в космос. Здесь астрономы заняты т.н.

проблемой границы непрозрачности, которая увеличивается при достаточно высоких температурах вследствие ионизации водорода, или наоборот, достаточно низких температурах, когда начинают образовываться молекулы и целые зерна материи.

Поэтому фотосфере звезды приходится держаться в определенном диапазоне температур, чтобы пропускать наружу излучение.

И это значит, что температура фотосферы не может расти до бесконечности – рано или поздно фотосфера наткнется на «стену непрозрачности» для излучения, что накладывает серьезные ограничения на светимость звезды. Как результат, у звезды просто не остается выбора кроме как начать увеличиваться в размерах. 

У красных же карликов фотосферы не находятся близко к стене непрозрачности, поэтому они могут свободно увеличивать свою температуру, пока не станут голубыми карликами. 

Комментарий д-ра Майкла: трансформирование «взрослых» статей с arxiv.org или Astrophysical Journal и подобных им  в вид, понятный всем и каждому — трудное и рисковое дело.

В то же время большой пласт интереснейших вещей остается просто за кадром.

Моя цель здесь — передать всего лишь небольшой фрагмент науки «из первых рук», и не факт, что даже в таком упрощенном изложении он будет понятен всем.

Если вам какие-то куски покажутся не совсем логичными, обращайтесь к исходной статье по ссылке.

Источник: http://www.nebulacast.com/2013/07/blog-post_6686.html

Вселенная сегодня

Чёрный карлик — это белый карлик, который остыл до температуры реликтового излучения (космического микроволнового фона), и поэтому стал невидим. В отличие от красных карликов, коричневых карликов и белых карликов, чёрные карлики — это гипотетические объекты во Вселенной.

Когда звезда эволюционировала в белого карлика, она больше не имела источника тепла и сияла всего лишь потому, что всё ещё была горячая. Как будто что-то достали из духовки.

Если оставить белого карлика в покое, со временем он остынет до температуры, окружающей его среды.

В отличие от сегодняшнего ужина, который остывает за счёт конвекции, теплопроводности и излучения, белый карлик охлаждается только через излучение.

Так как давление вырождения электронов останавливает его от коллапса, который приведёт к образованию чёрной дыры, белый карлик — это фантастический проводник тепла (физика газов Ферми объясняет проводимость как белых карликов, так и металлов!). То, как быстро остынет белый карлик легко вычислить…

это зависит только от первоначальной температуры, массы и состава (большинство из них состоят из углерода и кислорода; некоторые — преимущественно из кислорода, неона и магния; другие из гелия). И как минимум часть ядра белого карлика может кристаллизоваться, кривая охлаждения будет иметь небольшую шишку в этом месте.

Не чёрный карлик..

. пока ещё. Белый карлик Сириус B.

Вселенной всего около 13,7 миллиарда лет, поэтому даже белый карлик, образовавшийся 13 миллиардов лет назад (что маловероятно; звёздам, которые стали белыми карликами, понадобился миллиард лет или около того), имел бы всё ещё температуру в несколько тысяч градусов.

Самый холодный белый карлик, наблюдаемый на сегодняшний день, имеет температуру немногим меньше 3000 Кельвин. Его ждёт долгий путь прежде, чем он станет чёрным карликом.

Получается, ответить на вопрос, сколько времени понадобится белому карлику, чтобы остыть до температуры реликтового излучения, довольно сложно. Почему? Потому что есть много интересных эффектов, которые могут быть важны, последствия их учёные ещё не моделировали.

Например, белый карлик будет содержать немного тёмной материи, и какая-то часть её может распадаться через интервалы времени в квадриллионы лет, генерируя тепло. Вещество тоже не вечно, протоны тоже могут распадаться, генерируя тепло.

И реликтовое излучение становится холоднее со временем, поскольку Вселенная продолжает расширяться.

В любом случае, если мы говорим, условно, что белый карлик, имеющий температуру 5 Кельвин, становится чёрным карликом, тогда ему потребуется, по меньшей мере, 1015 лет на то, чтобы стать чёрным карликом.

Ещё кое-что, не бывает белых карликов-одиночек; у одних есть компаньоны, образуя вместе двойную звезду, например, другие могут блуждать в газопылевом облаке…

падающая масса тоже генерирует тепло, и если на поверхности накапливается достаточное количество водорода, то эта звезда может разорваться как водородная бомба (это называется новая), немного разогревая белого карлика.

Название прочитанной вами статьи «Звезда чёрный карлик».

Источник: http://universetoday-rus.com/blog/2016-11-08-1779

Белые карлики

Около ста пятидесяти лет тому назад известный астроном и математик Бессель проводил наблюдения над Сириусом — самой яркой звездой неба. При этом он натолкнулся на весьма любопытное явление: обнаружил, что, двигаясь по небу, Сириус испытывает периодические отклонения от прямолинейного пути, обычного для большинства звезд.

Этот факт послужил толчком к открытию удивительных небесных тел — «белых карликов». Немало разнообразных произведений посвятили им писатели-фантасты. Но, пожалуй, еще больше интереса вызвали они у людей науки. Исследование белых карликов еще далеко не закончено. И сегодня они продолжают задавать загадки астрономам и физикам.

Об этих необычных телах, об их поныне неразгаданных особенностях мы и расскажем.

СТРАННЫЙ СПУТНИК

Открытое Бесселем своеобразие движения Сириуса нашло простое объяснение. Было высказано предположение, что Сириус имеет невидимого спутника, «возмущающего» его движение. Такие двойные системы во Вселенной не редкость. Наша Земля, двигаясь вокруг Солнца, тоже испытывает, хотя и в гораздо меньшей степени, влияние своего естественного спутника — Луны.

Вскоре это предположение подтвердилось: вблизи ожидаемого места удалось обнаружить очень тусклую звездочку. Термин «очень тусклая», правда, слишком неопределенен. Поэтому нам придется ввести специальную величину — светимость.

Она измеряет количество световой энергии, излучаемой звездой за определенный промежуток времени. Так вот, светимость спутника Сириуса оказалась очень малой — в несколько сот раз меньше, чем Солнца. В то же время по степени влияния на движение Сириуса можно было определить массу спутника.

И здесь неожиданно получилась весьма внушительная цифра: спутник оказался почти столь же массивным, как Солнце!

Попробуем разобраться, чем же можно объяснить причину такого резкого различия свойств спутника Сириуса и Солнца.

Заметим, прежде всего, что светимость зависит главным образом от двух величин: температуры поверхности звезды и размера этой поверхности. С уменьшением этих величин светимость падает.

А раз так, то объяснить малую светимость спутника можно двояко: либо температура его невысока, либо размеры его малы по сравнению с Солнцем.

Сначала ученые пошли по первому — более простому и, как оказалось, неверному — пути. Спутник Сириуса (ему было присвоено название Сириус-В) был зачислен в разряд сравнительно холодных звезд. Интерес к нему пропал: мало ли холодных звезд во Вселенной! И долгое время он не привлекал к себе особого внимания.

Но настало время, когда спокойствие астрономов нарушилось. Это произошло тогда, когда появилась возможность исследовать спектр излучения Сириуса-В и в первую очередь цветовой его состав.

Дело в том, что по цвету астрономы научились оценивать температуру поверхности звезд.

(Стоит напомнить, что тот же по существу физический принцип используется издавна при определении степени нагретости металла: ведь, разогреваясь, металл меняет цвет от темно-красного до бело-голубого.)

Короче говоря, ко всеобщему удивлению специальные исследования показали, что Сириус-В является не только не холодной, но, наоборот, очень горячей звездой. Он принадлежит к классу белых звезд и имеет поверхностную температуру порядка 8000 градусов — на 2000 градусов более высокую, чем у Солнца.

И тут встала задача по-новому объяснить малую светимость загадочного спутника.

Собственно, ответ на этот вопрос был готов и раньше — пришлось вспомнить о второй возможности, которую прежде отбросили: считать, что Сириус-В чрезвычайно мал по размерам. Сделали подсчеты.

И выяснилось, что радиус звезды должен быть примерно в 50 раз меньше радиуса Солнца. Иными словами Сириус-В величиной напоминает нашу Землю.

Если теперь вспомнить, что масса его близка к солнечной, то мы приходим к совершенно поразительному выводу: средняя плотность вещества Сириуса-В составляет около 105 граммов (сто килограммов) на кубический сантиметр.

В 100 000 раз больше плотности воды! Ни с чем, хотя бы отдаленно похожим, человек никогда не имел дела — плотность даже самого тяжелого земного вещества не превышает 20 граммов на кубический сантиметр.

Грандиозность приведенной величины читатель лучше всего почувствует, если попробует подсчитать, скольких приятелей ему придется звать на помощь, чтобы перевернуть сделанную из вещества Сириуса-В страницу нашего журнала, если б он был по старинке бумажным, а не виртуальным.

КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ

Вывод, к которому мы пришли, может не всем показаться достаточно убедительным. Поэтому стоит привести и другой факт, который его подтверждает. Речь идет об эффекте так называемого «красного смещения», предсказанном знаменитым физиком Эйнштейном.

Эффект заключается в том, что частота световых колебаний зависит от величины силы тяжести, действующей на пути распространения света. Если на источник света действует большая сила тяжести, чем на приемник, то и частота испускаемого света будет больше, чем принимаемого.

Свет, как говорят оптики, «покраснеет» в процессе распространения от области с большей силой тяжести к области с меньшей силой тяжести.

Попробуем объяснить, почему это произойдет. Читателю, вероятно, известно, что при определенных условиях свет можно считать состоящим из частиц-фотонов. И энергия их пропорциональна частоте света.

Ясно и другое: чтобы любое тело — будь то космический корабль или фотон — могло вырваться из области, где сила тяжести велика, нужно затратить определенное количество энергии. А так как фотон не снабжен никакой «ракетой-носителем», он расходует на это собственную энергию.

В результате, «вырываясь из оков тяжести», он теряет свою энергию, снижает частоту световых колебаний и попадает в приемник с меньшей энергией, то есть с меньшей частотой.

На поверхности Сириуса-В сила тяжести во много раз больше, чем на Земле (притом же примерно радиусе эта звезда имеет гораздо большую массу).

Поэтому пришедший с Сириуса-В свет должен иметь заметно меньшую частоту, чем свет от такого же источника, находящегося на Земле.

А зная изменение частоты, нетрудно вычислить силу тяжести на поверхности Сириуса-В и тем самым проверить полученные ранее данные о его массе и радиусе. Такие исследования были проделаны. Титаническое тяготение оказалось действительно запечатленным в свете звезды.

БЕЛЫЕ КАРЛИКИ

Внимательный читатель, вероятно, уже понял, почему звезды, подобные Сириусу-В, получили это не совсем обычное для научного термина название. Но прежде чем идти дальше, полезно познакомиться с системой звезд в целом и уточнить, какое место занимают в ней белые карлики.

Здесь очень удобна так называемая диаграмма Рессела, изображенная на рисунке.

Она представляет собой график, по вертикальной оси которого отложены светимости звезд, а по горизонтальной (ее принято направлять справа налево) — температуры их поверхностей.

Каждой звезде на графике соответствует отдельная точка. И вот оказывается, что точки-звезды располагаются на графике не как попало. Они образуют три четко выделенные области — те, что заштрихованы.

Прежде всего, мы видим узкую длинную полосу, пересекающую график по диагонали. Это — «главная последовательность». К ней относятся обычные звезды, подобные нашему Солнцу. Справа вверху расположены «красные гиганты».

Как видно из диаграммы, они имеют низкую температуру («красные»). Светимость же их высока, что возможно только в том случае, если их размеры велики («гиганты»). Наконец в левом нижнем углу находятся звезды, которым посвящена эта статья.

Их температура высока («белые»), тогда как светимость, а значит и радиус малы («карлики»).

Таким образам, белые карлики — отнюдь не редкость. Они образуют отдельный ярко выраженный звездный класс. В него входит огромное число звезд, вероятно, несколько процентов общего числа звезд Галактики. Однако к настоящему моменту открыто всего около сотни белых карликов. Все они имеют массу порядка солнечной и радиус порядка земного. И все же их свойства могут заметным образом различаться.

Как видно из диаграммы Рессела, область белых карликов растянута вдоль оси температур. Малым температурам отвечают «желтые», большим — «голубые» карлики. Светимость карликов также может быть различной. Она, как правило, меньше солнечной, и иногда в десятки тысяч раз.

Читайте также:  Многоцелевой истребитель су-30

Гораздо важнее, однако, вопрос о том, какой величины может достигать плотность белых карликов. Мы приведем данные по одной из наиболее плотных звезд этого класса— звезде Росс-627. Она имеет массу, равную солнечной, а радиус всего 3000 километров.

В 200 раз меньше солнечного и вдвое меньше земного! А средняя плотность ее вещества превышает 10: граммов (10 тонн) на кубический сантиметр! В центре звезды плотность еще выше. Факт, способный поразить воображение даже самого закаленного скептика.

Однако можно думать, что и это не предел.

НОВЫЕ И СВЕРХНОВЫЕ

Рассматривая диаграмму Рессела, вы можете спросить: с чем связано наличие пустых промежутков, разделяющих звездные классы? Ответ таков: не всякая звезда устойчива. Попавшая в этот промежуток звезда сравнительно быстро меняет свои свойства и попадает в заштрихованную область диаграммы.

Мы сейчас немного отвлечемся и поговорим о неустойчивых звездах, ибо этот вопрос имеет отношение к прошлому и, возможно, будущему белых карликов. Примеров неустойчивости звезд известно много. Кратковременная и даже слабая потеря устойчивости Солнца приводит к мощным вспышкам, при которых на Земле нарушается радиосвязь, возникают магнитные бури и т. д.

Очень интересное явление представляют собой вспышки Новых звезд (или просто Новых). Слабая звезда вдруг резко увеличивает блеск и спустя короткое время затухает. При этом она «сбрасывает» свою оболочку, которая постепенно расширяется в окружающее пространство. И это может повторяться много раз подряд.

Однако самым ярким проявлением неустойчивости звезд являются совершенно исключительные по мощности вспышки Сверхновых. В 1054 году два безымянных астронома — китайский и японский — зафиксировали в своих рукописях необычное явление природы: в небе вспыхнула звезда исключительной яркости, видимая даже днем.

Проведенные в наши дни измерения скорости «хлопьев» Крабовидной туманности, расположенной примерно в той же точке неба, показали, что эта туманность расширяется, причем начало расширения относится к эпохе примерно 900-летней давности. Таковы два разных этапа одного и того же явления — вспышки Сверхновой.

При подобных вспышках происходит мощный взрыв, из-за которого значительная часть массы звезды выбрасывается в окружающее пространство. В результате образуется нечто вроде «вишни»: в центре плотная косточка-звезда, вокруг рыхлая мякоть — туманность. Последняя постепенно расползается и принимает неправильные очертания.

Чем вызывается потеря устойчивости звезд? Видимо, мощными ядерными взрывами, при которых выделяется огромное количество энергии. Возможно, что значительную роль играют магнитные поля звезд. Однако полного понимания природы вспышек еще нет. В особенности это относится к Сверхновым.

После этих отступлений вернемся к нашей основной теме и поставим вопрос: как возникли белые карлики и какова их дальнейшая судьба? К сожалению, пока сказать по этому поводу можно не слишком много.

Согласно наиболее распространенной сейчас эволюционной гипотезе звезды главной последовательности переходят в процессе своего развития в состояние красного гиганта.

После этого происходит потеря устойчивости, оболочка звезды сбрасывается, сердцевина уплотняется и возникает белый карлик. Он является по этой гипотезе «умирающей» звездой, последним этапом эволюции звезды, как светящегося тела.

Потом, остывая, он постепенно превращается в «черный» карлик и становится невидимым.

Имеются и другие точки зрения. Высказывалась гипотеза, что карлик возникает не из красного гиганта, а при вспышке Новой. Но так как подобные вспышки повторяются десятки и сотни раз, карлик отнюдь не может быть умирающей звездой. Напротив, он должен нести в себе значительные запасы энергии. Существуют и другие гипотезы, но в целом этот важный вопрос еще далек от разрешения.

Источник: http://www.poznavayka.org/astronomiya/belyie-karliki/

Загадки белого карлика

Обнаружена погибшая планетная система, в которой существовала жизнь

В 150 световых годах от Земли находится белый карлик GD 61. Эта звезда и ее планетная система заинтересовали астрономов: в ней обнаружились обломки некогда массивного астероида, который некоторое время назад содержал большие запасы жидкой воды. Это указывает на то, что планетная система ранее была полностью пригодна для поддержания жизни в том виде, в котором мы ее знаем.

Исследователи, занимающиеся поисками признаков инопланетной жизни, утверждают, что два главных признака пригодности небесного тела для ее поддержания — это твердая поверхность и наличие жидкой воды. Данное открытие является первым случаем, когда и то, и другое было обнаружено в одном теле. Об этом заявили ученые из Кембриджского университета и университета Уорика.

По сути, наша Земля является относительно сухой.

Океан на ее поверхности появился значительно позднее полного формирования планеты, и живительная влага, скорее всего, была занесена к нам богатыми ею астероидами при столкновении.

Исследования показывают, что астероиды при белом карлике GD 61 вполне могли разносить жидкую воду по планетам, подобно тому как астероиды Солнечной системы занесли воду на Землю.

Анализы говорят о том, что потенциальные астероиды состояли на 26 % из водной массы, похожей на ту, что была найдена на карликовой планете Церера, которую многие ученые считают крупнейшим астероидом Солнечной системы. И Церера, и астероиды в системе GD 61 гораздо больше богаты водой, чем молодая Земля.

В своей статье, опубликованной в журнале Science, астрономы рассказывают, что астероиды зачастую выступают в качестве строительных блоков для скалистых планет. Они сталкиваются друг с другом, наращивают на себя вещество протопланетного диска, после чего постепенно формируются в отдельные планеты.

Однако изучить состав других планет и уж тем более астероидов не представляется возможным, слишком далеко они расположены. Телескопам попросту не удается “разглядеть” излучение, которое исходит от них. Хотя бывают и исключения.

Обычно астрофизики ставят своей целью измерить размер и плотность (и, соответственно, массу) экзопланеты, определить, находится ли она в обитаемой зоне своего светила. Исходя из этих признаков они пытаются определить, пригоден ли мир для зарождения жизни.

Команда Джея Фарихи из Кембриджа, ведущего автора нынешнего исследования, специализируется на изучении погибших планетных систем, обращающихся вокруг белых карликов. Это сжавшиеся звезды, в которых остановились термоядерные реакции. Они обладают массой, близкой к солнечной, но при этом по размеру сопоставимы с Землей. Светимость их также весьма слаба.

Мощное гравитационное поле таких светил затягивает на себя большую часть окружающей их материи, в конце концов разрывая окружавшие их когда-то астероиды и планеты на части.

Излучение, исходящее от белого карлика, можно проанализировать при помощи мощного спектрографа. Получаемые данные рассказывают об элементном составе уничтоженных объектов, обращавшихся вокруг затухающей звезды.

Чтобы установить точное количество кислорода, исследователи использовали ультрафиолетовый спектрограф (COS) на борту космической обсерватории “Хаббл”.

Наблюдения в ультрафиолетовом диапазоне — единственный способ произвести точные расчеты, при этом прибор должен находиться выше атмосферы Земли (иначе он учтет и данные о нашей планете).

Химический анализ при помощи компьютерных программ проводила команда соавтора исследования Детлева Кестера из университета Киля.

Ученые установили, что космические обломки вокруг GD 61 содержат большое количество магния, кремния и железа, которые вместе с кислородом являются основными составляющими горных пород. Фарихи и его команда подсчитали соотношение всех этих элементов по отношению к кислороду и спрогнозировали, сколько его “пришло” из скальных пород.

К своему удивлению, они обнаружили избыток кислорода. Он указывает на то, что раньше в системе было либо много воды, либо углеродсодержащих соединений. Так как углерода в составе мусора, обращающегося вокруг GD 61, явно не наблюдается, значит, планетная система и потенциальные астероиды в ней когда-то были богаты живительной влагой и, соответственно, были пригодны для жизни.

Ученые отмечают, что отсутствие углерода также указывает на то, что вода в систему не могла попасть с кометами (они обычно богаты углеродом).

Фарихи и его коллеги полагают, что обнаруженная ими вода, скорее всего, родом с поверхности одной маленькой планеты, диаметр которой был около 90 километров (но мог быть и намного больше).

Этот мирок обращался вокруг GD 61 (в период своего “расцвета” она была звездой класса А, в три раза больше Солнца, и служила прекрасным источником тепла).

Позднее она превратилась в белого карлика (примерно 200 миллионов лет назад).

“Планетные тела”, такие как астероиды, замусорившие окрестности белого карлика, указывают на то, что в системе все еще могут быть гигантские потенциально обитаемые экзопланеты.

Во-первых, “строительные блоки” обитаемых планет в виде подобных астероидов формируются лишь в тех системах, где также есть и пригодные для жизни планеты.

Система просто не может “родить” богатые водой астероиды, не имея при этом планет.

Фарихи приводит еще один аргумент в пользу того, что потенциально обитаемые планеты в системе все-таки есть: по его словам, чтобы астероид оказался настолько близко к звезде (и его разорвало на части), он должен быть вытеснен со своей орбиты (астероидного пояса) каким-то очень крупным небесным телом.

Система GD 61 когда-то была очень похожа по составу на Солнечную, уверены ученые из Кембриджа. В ней были и планеты земной группы, и газовые гиганты. Чтобы найти дополнительные тому доказательства, астрономы продолжат исследование далекой системы.

В случае, если их догадки подтвердятся, можно будет рассматривать жизнь системы GD 61 как будущее Солнечной. Может быть, через шесть миллиардов лет внеземные цивилизации, которые, возможно, будут изучать наш разрушенный мир, также придут к выводу, что вокруг Солнца когда-то обращались пригодные для жизни планеты.

 После Большого взрыва

Существует теория, что процесс уничтожения Вселенной уже начался

Научные споры — обычное дело. Вселенная находится на грани разрушения, и все в ней, в том числе люди, вскоре начнет сжиматься в маленький плотный шар, утверждают ученые из Университета Южной Дании.

Возможно, где-то далеко в космосе процесс разрушения неких частей Вселенной уже начался, утверждают физики-теоретики. Данная концепция не нова, но исследователи из Дании утверждают, что они доказали ее правильность с помощью математических уравнений.

Основой теории является то, что рано или поздно радикальный сдвиг во Вселенной приведет к тому, что каждая частица в ней станет чрезвычайно тяжелой.

Все — каждая песчинка, каждая планета и каждая галактика — станет в миллиарды раз тяжелее, чем сейчас. Теория предполагает, что новый вес усилит взаимное притяжение, из-за чего Вселенная сожмется в супергорячий и тяжелый мяч.

После этого Вселенная такой, какой мы ее воспринимаем сейчас, перестанет существовать.

Этот процесс называется фазовым переходом, и он подобен тому, что происходит, когда, например, вода превращается в пар или магнит нагревается и теряет свою силу.

Согласно теории Хиггса, фазовый переход уже случался на одной десятой миллиардной доле секунды после Большого взрыва, он вызвал сдвиг в пространственно-временном континууме.

Во время этого перехода пустое пространство наполнилось невидимой субстанцией, которую ученые называют полем Хиггса.

Некоторые элементарные частицы взаимодействуют с этой областью, получая энергию, известную как масса частицы.

Если это сверхплотное поле Хиггса существует, то оно может внезапно появиться в любое время в любой точке Вселенной подобно тому, как появляются пузыри на поверхности кипящей воды.

Затем при прохождении сквозь пространство “пузырь” развернется на скорости света и переведет поле Хиггса из состояния, в котором оно находится в настоящее время, в новое.

Все элементарные частицы внутри “пузыря” станут гораздо тяжелее, чем если бы они были за его пределами, и сформируют сверхмассивные центры.

“Многие теории и расчеты предсказывают такой фазовый переход, но была некоторая неопределенность в предыдущих расчетах, — сказал Йенс Крог, аспирант Университета Южной Дании. — Сейчас мы провели более точные расчеты и увидели две вещи: Вселенная, вероятно, разрушится, а крах еще более вероятен, чем считалось ранее”.

Исследователи пришли к таким выводам на основе трех уравнений, лежащих в основе доказательства существования фазового перехода, и показали, как эти уравнения могут взаимодействовать друг с другом. Хотя новые расчеты предсказывают, что крах еще более вероятен, также вероятно, что он никогда не произойдет.

Необходимым условием для изменения состояния является то, что Вселенная состоит из элементарных частиц, которые нам известны, в том числе частиц Хиггса. Если же она содержит неизвестные частицы, то вся основа для прогнозирования изменения состояния поля Хиггса окажется ложной.

СМИ.ru

Вести.ru

Источник: https://www.sb.by/articles/zagadki-belogo-karlika.html

Ссылка на основную публикацию