Biały Krasnolud

Wyjaśniamy, jakie są białe karła, ich cechy, skład, formacja, typy i podajemy kilka przykładów

Biały krasnolud w porównaniu do trzech planet

Co to jest biały krasnolud?

A Biały Krasnolud Jest gwiazdą w ostatnich fazach ewolucji, która już wyczerpała cały wodór jej jądra, a także paliwo jego wewnętrznego reaktora. W tych okolicznościach gwiazda ochładza się i zaskakująco z powodu własnej ciężkości.

Ma tylko ciepło przechowywane podczas swojego istnienia, więc w określony sposób biały karłowca jest jak grillowany, który pozostaje po wyłączeniu kolosalnego ogniska. Miliony lat muszą minąć, zanim porzuci ostatni oddech jego ciepła, obracając zimny i ciemny obiekt.

Odkrycie

Chociaż obecnie wiadomo, że nie były one łatwe do wykrycia, ponieważ są bardzo małe.

Pierwszy biały krasnolud został odkryty przez Williama Herschela w 1783 r., W ramach 40 Eridani Star System, w konstelacji Eridano, którego najzdolniejszą gwiazdą jest Praernar, widoczna na południu (na półkuli północnej) podczas zimowej zimowej. 

40 Eridani uformuje trzy gwiazdki, jedna z nich, 40 eridan. Jest widoczny dla nagiego oka, ale 40 eridani b i 40 eridani c są znacznie niższe. B jest białym krasnoludem, a C jest czerwonym karłem.

Wiele lat później, po odkryciu 40 eridani systemu, niemieckiego astronomicznego. 

Bessel zaobserwował niewielkie sinuosity w trajektorii Syrii, której wyjaśnieniem może być jedynie bliskość innej mniejszej gwiazdy. Nazywał się Syria B, około 10 000 razy mniej jasno niż syryjski blask.

Okazało się, że Syryjczyk B był tak lub mniejszy niż Neptune, ale z niezwykle wysoką gęstością i temperaturą powierzchni 8000 K. A ponieważ promieniowanie Syryjskie B odpowiada białemu spektrum, stało się znane jako „biały karłowca”.

I odtąd każda gwiazda o tych cechach nazywa się tak, chociaż białe karły mogą być również czerwone lub żółte, ponieważ mają różne temperatury, a białe są najczęstsze.

Charakterystyka białych karłów

Do tej pory około 9000 gwiazdek katalogowanych jako biały krasnolud. Jak powiedzieliśmy, nie są łatwe do odkrycia ze względu na ich słabość.

W sąsiedztwie słońca jest sporo białych krasnoludów. Kuyper i W. Luyten na początku XX wieku. Dlatego jego główne cechy zostały zbadane z względną łatwością, zgodnie z dostępną technologią. Najwybitniejsze to: 

• Mały rozmiar, porównywalny z planetą.
• Duża gęstość.
• Niska jasność.
• Temperatury w zakresie 100000 i 4000 K.
• Mają pole magnetyczne.
• Mają atmosferę wodoru i helu.
• Intensywne pole grawitacyjne.
• Niewielka utrata energii przez promieniowanie, dlatego chłodzą bardzo powoli.

Małe radia

Dzięki temperaturze i jasności wiadomo, że ich radia są bardzo małe. Biały karf, którego temperatura powierzchni jest podobna do temperatury Słońca, ledwo emituje jedną tysięczną jasność tego. Dlatego powierzchnia krasnoludów musi być bardzo mała.

Syryjczyk B i planeta Wenus mają w przybliżeniu tę samą średnicę. Otagised [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)]

biały kolor

Ta kombinacja wysokiej temperatury i małe radio powodują, że gwiazda wygląda na biało, jak wspomniano powyżej. 

Struktura

Jeśli chodzi o jego strukturę, spekuluje się, że mają one solidny rdzeń o naturze krystalicznej, otoczony materią w stanie gazowym. 

Może ci służyć: trzecie prawo termodynamiki: wzory, równania, przykłady

Jest to możliwe ze względu na kolejne transformacje, które zachodzą w reaktorze jądrowym gwiazdy: od wodoru po hel, węgiel i hel węglowy po cięższe pierwiastki. 

Jest to prawdziwa możliwość, ponieważ temperatura w jądrze karła jest wystarczająco niska, aby istnieć tak stałe jądro.

W rzeczywistości biały karła, która uważa się za niedawno odkryty, ma diamentowe jądro o średnicy 4000 km, położone w konstelacji Alfa Centauri, 53 lata świetlne od Ziemi.

Gęstość

Pytanie o gęstość białych karłów spowodowało wielki przerażenie w astronomach z końca XIX i na początku dwudziestu dwudziestu lat. Obliczenia wskazywały na bardzo wysokie gęstości.

Biały karłowca może mieć masę do 1,4 razy w odniesieniu do Słońca, skompresowanego do wielkości ziemi. W ten sposób jego gęstość jest milion razy większa niż w wodzie i właśnie to wspiera biały krasnolud. Jak to jest możliwe?

Mechanika kwantowa stwierdza, że ​​cząstki takie jak elektrony mogą zajmować tylko określone poziomy energii. Istnieje również zasada, która ogranicza układ elektronów wokół jądra atomowego: zasada wykluczenia Pauli. 

Zgodnie z tą właściwością materii, dla dwóch elektronów niemożliwe jest posiadanie tego samego stanu kwantowego w tym samym systemie. A ponadto w zwykłej sprawie nie wszystkie dopuszczalne poziomy energii są zwykle zajęte, tylko niektóre są.

To wyjaśnia, dlaczego gęstości substancji naziemnych są ledwo z rzędu kilku gramów na centymetr sześcienny.

Zdegenerowana materia

Każdy poziom energii zajmuje pewną objętość, tak że region, który zajmuje poziom, nie pokrywa się z poziomem innego. W ten sposób dwa poziomy z tą samą energią mogą bez problemu współistnieć, o ile się nie pokrywają, ponieważ istnieje siła zwyrodnienia, która zapobiega temu. 

Stwarza to rodzaj bariery kwantowej, która ogranicza skurcz materii u gwiazdy, pochodząc z ciśnienia, które kompensuje zawalenie się grawitacji. Zatem integralność białego karła jest utrzymywana.

Tymczasem elektrony wypełniają wszystkie możliwe pozycje energii, szybko napełniając najniższe i będąc dostępnym tylko o większej energii. 

W tych okolicznościach, przy wszystkich okupowanych stanach energii, sprawa jest w stanie, że w fizyce nazywa się Zdegenerowany stan. Jest to stan maksymalnej możliwej gęstości, zgodnie z zasadą wykluczenia. 

Ale ponieważ niepewność w pozycji elektronów △ x x jest minimalna, ze względu na wysoką gęstość, przez zasadę niepewności Heisenberga, niepewność w momencie liniowym, więc:

△ x △ p ≥ ћ/2

Gdzie ћ jest h/2π, będąc h stałą. Zatem prędkość elektronów jest zbliżona do prędkości światła i zwiększa ciśnienie, jakie wywierają. 

To ciśnienie kwantowe, zwane Ciśnienie Fermiego, jest niezależny od temperatury. Właśnie dlatego biały krasnolud może mieć energię w dowolnej temperaturze, w tym bezwzględne zero.

Ewolucja białych krasnoludów

Dzięki obserwacjom astronomicznym i symulacjom komputerowym tworzenie typowej gwiazdy, takiej jak nasze słońce, jest przeprowadzane w następujący sposób:

• Po pierwsze, kosmiczny gaz i kurz obfite w wodorze i helu skondensują się dzięki grawitacji, aby podnieść ProtoEstrella, młodego obiektu gwiazdy. Protoestrella jest kulą w szybkim skurczu, którego temperatura stopniowo wzrasta w ciągu milionów lat.
• Po osiągnięciu masy krytycznej i wraz ze wzrostem temperatury reaktor jądrowy wewnątrz gwiazdy jest oświetlony. Kiedy tak się dzieje, zaczyna się fuzja wodoru, a gwiazda jest włączona do wezwania Główna sekwencja.
• Za czasem wodór jądra jest wyczerpany, a rozpoczyna się zapłonu wodoru najbardziej zewnętrznych warstw gwiazdy, a także helu w jądrze.
• Gwiazda rozszerza się, rosnąc jasno, zmniejszając jej temperaturę i stając się czerwony. To jest faza czerwony olbrzym.
• Najbardziej zewnętrzne warstwy gwiazdy zejdą dzięki gwiazdorskiemu wiatrowi i tworzą Mgławica planetarna, Chociaż nie ma planet. Ta mgławica otacza jądro gwiazdy (znacznie cieplejsze), który wyczerpał rezerwę wodoru, zaczyna spalać hel, tworząc cięższe pierwiastki.
• Mgławica rozprasza się, a rdzeń jest w rdzeniu skurczu oryginalnej gwiazdy, który staje się białym karłem. Chociaż fuzja nuklearna ustała pomimo materiału, gwiazda nadal ma niesamowitą rezerwę cieplną, która bardzo powoli emituje promieniowanie. Ta faza trudna przez długi czas (około 10¹⁰ lata, szacowany wiek wszechświata).
• Po zimno światło, które emitowane jest całkowicie znika, a biały krasnolud staje się Czarny Krasnolud.

Może ci służyć: nachylona płaszczyznaCykl życia gwiazd. Źródło: Wikimedia Commons. R.N. Bailey [CC do 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/według/4.0)]

Ewolucja słońca

Najprawdopodobniej nasze słońce, ze względu na jego cechy, przechodzi przez opisane etapy. Obecnie Słońce jest dorosłą gwiazdą, która jest w głównej sekwencji, ale wszystkie gwiazdy porzucają ją w pewnym momencie, prędzej czy później, chociaż większość jego życia mija.

Będą mieli wiele milionów lat, aby wejść na kolejny etap Czerwonego Giganta. Kiedy tak się dzieje, Ziemia i inne wewnętrzne planety zostaną pochłonięte przez rosnące słońce, ale po pierwsze, jest pewne, że oceany odparowały, a Ziemia stała się pustynią.

Nie wszystkie gwiazdy przechodzą te etapy. Zależy od masy. Te, które są znacznie bardziej masywne, że słońce ma znacznie bardziej spektakularny koniec, ponieważ kończą jako supernowe. Pozostałością w tym przypadku może być osobliwym obiektem astronomicznym, takim jak czarna dziura lub gwiazda neutronowa.

Limit Chandrasekhara

W 1930 r. Hinduski astrofizyk od zaledwie 19 lat, zwany Subrahmanyan Chandrasekhar, określił istnienie masy krytycznej w gwiazdach. 

Gwiazda, której masa jest poniżej tej wartości krytycznej, podąża ścieżką białego karła. Ale jeśli jego masa jest powyżej, jego dni kończą się kolosalną eksplozją. Jest to limit Chandrasekhara i jest równoważny około 1.44 razy masa naszego słońca.

Oblicza się go w następujący sposób:

Tutaj n jest liczba elektronów na jednostkę masy, ћ jest stałą Plancka podzieloną przez 2π, C jest prędkością światła w próżni i g stałej grawitacji.

Nie oznacza to, że większe gwiazdy niż słońce nie mogą stać się białymi karłami. Przez cały swój pobyt w głównej sekwencji gwiazda nieustannie traci masę. Robi to również na swoim etapie jako planetarny czerwony gigant i mgławica.

Z drugiej strony, kiedyś zamienił się w biały krasnolud, potężna grawitacja gwiazdy może przyciągnąć masę innej bliskiej gwiazdy i zwiększyć własną. Przezwyciężony limit Chandrasekhara, koniec karła - a druga gwiazda - nie jest tak powolna, jak opisana tutaj. 

Może ci służyć: optyka fizyczna: historia, częste warunki, prawa, aplikacje

Ta bliskość może ponownie uruchomić wymarły reaktor nuklearny i prowadzić do ogromnej eksplozji supernowej (supernowa IA).

Skład białych karłów

Gdy jądro gwiazdy przekształca się w hel, atomy węgla i tlenu są scalone.

A kiedy rezerwat Helio kończy się z kolei, biały karłowiec zasadniczo składa się z węgla i tlenu, aw niektórych przypadkach neon i magnez, pod warunkiem, że jądro ma wystarczające ciśnienie, aby zsyntetyzować te elementy. 

Gwiazda A Aquarii to biały najnowocześniejszy krasnolud. Źródło: NASA przez Wikimedia Commons.

Być może karłowca jest cienką atmosferą helu lub wodoru, ponieważ ponieważ powierzchowne nasilenie gwiazdy jest wysokie, ciężkie pierwiastki muszą gromadzić. 

W niektórych karłach istnieje nawet możliwość połączenia atomów neonów i tworzenia stałych jąder żelaza.

Szkolenie

Jak powiedzieliśmy w poprzednich akapitach, biały krasnolud tworzy się po tym, jak gwiazda wyczerpuje rezerwę wodoru. Następnie puchnie i rozszerza, a następnie wydala materię w postaci mgławicy planetarnej, pozostawiając jądro w środku.

To jądro, utworzone przez zdegenerowaną materię, jest tak zwaną białą gwiazdą karła. Gdy jego reaktor fuzyjny się wyłączy, kurczy się i ochładza się powoli, przegrywa.

Rodzaje białych karłów

Aby sklasyfikować gwiazdy, w tym białe karły, stosuje się typ widmowy, który z kolei zależy od temperatury. Aby wymienić gwiazdy krasnoludka, używana jest kapitał D, a następnie dowolna z tych liter: A, B, C, O, Z, Q, X X. Te inne litery: P, H, E i V oznaczają kolejną serię o wiele bardziej szczególnych cech.

Każda z tych liter oznacza charakterystyczny widmo o wysokim spektrum. Na przykład gwiazda DA jest białym karłem, którego widmo ma linię wodoru. A krasnolud Dav ma linię wodoru, a ponadto V wskazuje, że jest to zmienna lub pulsująca gwiazda.

Wreszcie do serii liter dodaje się liczba od 1 do 9, aby wskazać wskaźnik temperatury n:

N = 50400 /t. Efektywna gwiazda

Kolejna klasyfikacja białych karłów odbywa się na podstawie ich masy:

• Około 0.5 m Słońce
• Średnia masa: między 0.5 i 8 razy M Słońce
• Od 8 do 10 razy większa masa słońca.

Przykłady białych krasnoludów

- Sirio B w konstelacji burmistrza Can, towarzysza Sirio A, najzdolniejsza gwiazda w nocnych niebiosach. Jest to najbliższy biały krasnolud ze wszystkich.

Najjaśniejszym źródłem światła jest Syryjczyk B

- Aquarii to biały krasnolud, który emituje puls.

Biały karłb w systemie A Aquarii

- 40 Eridani B, odległe 16 lat świetlnych. Można go obserwować z teleskopem.

System Keid (40 eridani), widoczny z astronomicznej symulacji Celestii. Źródło: Henrykus, GFDL, Via Wikimedia Commons

- HL TAU 67 należy do konstelacji Byka i jest zmiennym białym krasnoludem, pierwszym z jego klasy, która zostanie odkryta.

- DM Lyrae jest częścią systemu binarnego i jest białym krasnoludem, który eksplodował jak Nova w XX wieku.

- WD B1620 to biały krasnolud, który należy również do systemu binarnego. Gwiazda towarzysza jest pulsującą gwiazdą. W tym systemie znajduje się planeta, która orbituje oba.

PSR B1620-26, system binarny. Źródło: Ilustracja Kredyt: NASA i G. Bacon (STSCI), domena publiczna, przez Wikimedia Commons

- Procyon B, towarzysz Procyon A, w konstelacji Can Minor.

System binarny Procyon, biały krasnolud jest niewielkim punktem po prawej stronie. Źródło: Giuseppe Donatiello przez Flickr.

Bibliografia

1. Carroll, ur. Wprowadzenie do współczesnej astrofizyki. 2. Wydanie. osoba. 
2. Martínez, zm. Ewolucja gwiazd. Odzyskane z: Google Books.
3. Olaizola, ja. Białe krasnoludy. Odzyskane z: telesforo.Aranzadi-zientziak.org.
4. Oster, L. 1984. Nowoczesna astronomia. Redakcja Reverted.
5. Wikipedia. Białe krasnoludy. Odzyskane z: jest. Wikipedia.org.
6. Wikipedia. Lista białych karłów. Odzyskane z.Wikipedia.org.