Nuo žvaigždžių iki baltųjų nykštukų: į saulę panašios žvaigždės saga

Baltosios nykštukės yra smalsūs objektai. Jie yra maži ir nelabai masyvūs (vadinasi, „nykštukinė“ jų vardų dalis) ir spinduliuoja daugiausia baltą šviesą. Astronomai juos taip pat vadina „išsigimusiomis nykštukėmis“, nes jie iš tikrųjų yra žvaigždžių branduolių, turinčių labai tankią, „išsigimusią“ medžiagą, liekanos.

Daugybė žvaigždžių miršta kaip baltosios nykštukės kaip jų „senatvės“ dalis. Daugelis jų prasidėjo kaip žvaigždės, panašios į mūsų pačių Saulę. Atrodo gana keista, kad mūsų Saulė kažkaip virsta keista, mažėjančia mini žvaigžde, tačiau tai įvyks milijardus metų nuo dabar. Astronomai matė šiuos keistus mažus objektus aplink galaktiką. Jie net žino, kas nutiks jiems atvėsus: jie taps juodaisiais nykštukais.

Norint suprasti baltuosius nykštukus ir kaip jie formuojasi, svarbu žinoti žvaigždžių gyvenimo ciklą. Bendra istorija yra gana paprasta. Šie milžiniški perkaitintų dujų sėdimojo rutuliai susidaro dujų debesyse ir šviečia branduolių sintezės energija. Jie keičiasi visą gyvenimą, eidami skirtingais ir labai įdomiais etapais. Didžiąją gyvenimo dalį jie praleidžia konvertuodami vandenilį į helį ir gamindami šilumą bei šviesą. Astronomai nubraižo šias žvaigždes diagramoje, vadinamoje pagrindinė seka, kuris parodo, kokia yra jų evoliucijos fazė.

Kai žvaigždės tampa tam tikru amžiumi, jos pereina į naujas egzistencijos fazes. Galiausiai jie tam tikru būdu miršta ir palieka žavingų įrodymų apie save. Yra šiek tiek tikrai egzotiška objektai, kurie iš tikrųjų tampa didžiulėmis žvaigždėmis, tokie kaip Juodosios skylės ir neutronų žvaigždės. Kiti baigia savo gyvenimą kaip kitokio tipo daiktas, vadinamas balta nykštukė.

Kaip žvaigždė tampa balta nykštukė? Jo evoliucijos kelias priklauso nuo jo masės. Didelės masės žvaigždė - tokia, kurios Saulės masė aštuonis ar daugiau kartų viršija pagrindinę seką - sprogs kaip supernova ir sukurkite neutroninę žvaigždę arba juodąją skylę. Mūsų Saulė nėra masyvi žvaigždė, todėl ji ir labai į ją panašios žvaigždės tampa baltosiomis nykštukėmis, įskaitant Saulę, žvaigždžių, kurių masė yra mažesnė nei Saulės, ir kitų, esančių kažkur tarp Saulės ir supergalviai.

Mažos masės žvaigždės (tos, kuriose yra maždaug pusė Saulės masės) yra tokios šviesios, kad jų šerdies temperatūra niekada nebūna tokia karšta, kad susiliestų helio į anglį ir deguonį (kitas žingsnis po vandenilio susiliejimo). Kai mažos masės žvaigždės vandenilio kuras pasibaigia, jo šerdis negali atsispirti virš jo esančių sluoksnių svoriui, ir viskas sugriūva į vidų. Tai, kas liko iš žvaigždės, susisuks į helio baltąją nykštukę - daiktą, daugiausia pagamintą iš helio-4 branduolių.

Kiek laiko išgyvena bet kuri žvaigždė, tiesiogiai proporcinga jos masei. Mažos masės žvaigždės, kurios tampa helio baltosios nykštukės žvaigždėmis, užtruktų ilgiau nei amžius visata patekti į jų galutinę būseną. Jie atvėsta labai, labai lėtai. Todėl dar niekas nematė, kad visiškai atvėstų, o šios keistos žvaigždės yra gana retos. Tai nereiškia, kad jų nėra. Yra kai kurie kandidatų, tačiau paprastai jie atsiranda dvejetainėse sistemose, leidžiančiose manyti, kad už jų sukūrimą ar bent už proceso pagreitėjimą atsakingi tam tikri masiniai nuostoliai.

Mes daryti pamatyti daug kitų baltųjų nykštukų, kurie savo gyvenimą pradėjo kaip žvaigždės, labiau kaip Saulė. Šie balti nykštukai, dar žinomi kaip išsigimę nykštukai, yra žvaigždžių, kurių pagrindinės sekos masės yra nuo 0,5 iki 8 saulės masių, galiniai taškai. Kaip ir mūsų Saulė, šios žvaigždės didžiąją savo gyvenimo dalį praleidžia brandindamos vandenilį į helį.

Kai tik baigsis vandenilio kuras, šerdys susispaus ir žvaigždė išsiplės ir taps raudona milžine. Jis kaitina šerdį, kol helis susilieja, kad susidarytų anglis. Kai helis pasibaigia, tada anglis pradeda lydyti ir susidaro sunkesni elementai. Techninis šio proceso terminas yra „trigubos alfa procesas:“ du helio branduoliai susilieja, kad susidarytų berilis, o po to susilieja papildomas helis, sukuriantis anglį.)

Kai visas šerdyje esantis helis bus sulietas, šerdis vėl susispaus. Tačiau šerdies temperatūra nebus pakankamai karšta, kad būtų galima sulieti anglį ar deguonį. Vietoj to jis „sustingsta“, o žvaigždė įeina per sekundę raudonas milžinas fazė. Galų gale žvaigždės išoriniai sluoksniai švelniai nupūsta ir sudaro a planetų ūkas. Tai, kas liko, yra anglies-deguonies šerdis, baltosios nykštukės širdis. Labai tikėtina, kad mūsų Saulė šį procesą pradės po kelių milijardų metų.

Kai baltasis nykštukas nustoja gaminti energiją per branduolių sintezę, techniškai tai nebėra žvaigždė. Tai žvaigždžių liekana. Vis dar karšta, bet ne iš veiklos, susijusios su jos esme. Galvokite apie paskutinius baltojo nykštuko gyvenimo etapus, panašiau į mirštančią ugnies skiautelę. Laikui bėgant jis atvės ir ilgainiui pasidarys toks šaltas, kad taps šaltu, mirusiu žmogumi, kurį kai kas vadina „juoda nykštukė“. Kol kas dar nežinomas baltasis nykštukas. Taip yra todėl, kad procesas trunka milijardus ir milijardus metų. Kadangi visata yra tik apie 14 milijardų metų, net ir pirmiesiems baltiesiems nykštukams nebuvo pakankamai laiko visiškai atvėsti, kad taptų juodosiomis nykštukėmis.

• Visos žvaigždės sensta ir ilgainiui išsivysto iš egzistencijos.
• Labai masyvios žvaigždės sprogsta kaip supernovos ir palieka neutronines žvaigždes bei juodąsias skyles.
• Žvaigždės, tokios kaip Saulė, išsivystys ir taps baltosiomis nykštukėmis.
• Balta nykštukė yra žvaigždžių šerdies liekana, praradusi visus išorinius sluoksnius.
• Jokios baltosios nykštukės visatos istorijoje nėra visiškai atvėsusios.

• NASA, NASA, įsivaizduokite.gsfc.nasa.gov/science/objects/dwarfs1.html.
• „Žvaigždžių evoliucija“, www.aavso.org/stellar-evolution.
• „Baltasis nykštukas | COSMOS “. Astrofizikos ir superkompiuterijos centras, astronomija.swin.edu.au/cosmos/W/balta nykštukė.

Redaguota Carolyn Collins Petersen.