این سه جرم آسمانی از نظر ژنتیکی به یکدیگر مرتبط هستند، شاید بتوان گفت که بین آنها پیوندهای خانوادگی وجود دارد. در مرحله معینی از تکامل خود، یک غول قرمز بزرگ (شعاع آن 21 برابر بیشتر از شعاع خورشید است) قسمت بیرونی ماده را پرتاب می کند و به جای آن، تنها هسته برهنه غول سرخ باقی می ماند. شعاع فقط حدود 10 کیلومتر، اما با ماده فوق متراکم در داخل. این کوتوله سفید. ماده (گاز) پرتاب شده توسط غول سرخ برای مدت معینی قابل مشاهده باقی می ماند و چیزی بیش از یک سحابی نیست. شکل 8 سحابی پرنده را نشان می دهد. این ارتباط بین غول های قرمز، کوتوله های سفید و سحابی ها توسط اخترفیزیکدان شوروی I.S. اشکلوفسکی.

غول‌های سرخ و کوتوله‌های سفید با تمام ستارگان معمولی دیگر تفاوت دارند زیرا رابطه شناخته شده بین درخشندگی و دمای سطح را مشاهده نمی‌کنند. غول های قرمز دمای سطحی نسبتاً پایینی دارند (فقط 3500 کلوین)، در حالی که درخشندگی آنها بسیار زیاد است. اگر غول‌های قرمز ستارگان معمولی بودند، در دمای سطحشان بسیار کمتر می‌درخشیدند. این ویژگی غول های قرمز به دلیل ساختار آنهاست، این واقعیت است که آنها انرژی برای درخشش خود را به روشی کاملاً متفاوت از ستاره های معمولی دریافت می کنند.

برنج. 8. سحابی پرنده رشته ای در صورت فلکی ماکیان

غول سرخ یک ستاره قدیمی است که در آن تمام هیدروژن در نتیجه واکنش های هسته ای سوخته و به هلیوم تبدیل شده است. واکنش های بیشتر تبدیل هلیوم به واکنش های سنگین تر عناصر شیمیاییآنها نمی توانند به آنجا بروند زیرا دما برای این کار کافی نیست.

هسته یک غول سرخ بسیار کوچک است: شعاع آن فقط یک هزارم شعاع خود ستاره است. باید گفت که با تکامل ستاره، جرم و اندازه هسته همرفتی آن به تدریج کاهش می یابد. اما در هسته چگالی ماده بسیار زیاد است (حدود 300 کیلوگرم بر سانتی متر مکعب). دمای هسته ستاره چهل میلیون کلوین است. با این حال، هسته غول سرخ یک کوره همجوشی نیست که انرژی کل ستاره را تامین کند. قبل از آن تمام سوخت موجود در آن سوخته بود. از آنجایی که هیچ فرآیند خشونت آمیزی در ارتباط با واکنش های گرما هسته ای در هسته وجود ندارد، دما در تمام قسمت های آن یکسان است، یعنی همدما است.

انرژی غول سرخ در یک پوسته بسیار نازک (ضخامت آن بسیار کمتر از ضخامت هسته ستاره است) که هسته را احاطه کرده است، تولید می شود. در این لایه دمای مواد ستاره از 40 میلیون کلوین در هسته به 25 میلیون کلوین در خارج از لایه کاهش می یابد. چگالی ماده در این پوسته چندین هزار برابر کمتر از هسته ستاره است. انرژی در این لایه در نتیجه واکنش های دمایی چرخه کربن-نیتروژن در آنجا آزاد می شود. از ویژگی های این واکنش ها این است که کربن در آنها مصرف نمی شود، اگرچه در واکنش ها شرکت می کند. او یک کاتالیزور است. چرخه واکنش ها با برهمکنش کربن با یک هسته هیدروژن - یک پروتون آغاز می شود و (در واکنش ششم) با تشکیل همان هسته کربن، اما همراه با یک هسته هلیوم (یعنی یک ذره آلفا) به پایان می رسد. "بقایای خشک" این واکنش ها تبدیل هیدروژن به هلیوم به روشی نسبتاً پیچیده و آزاد شدن انرژی مربوطه است.

انرژی آزاد شده از پوسته، جایی که واکنش های حرارتی هسته ای رخ می دهد، توسط تابش به بیرون منتقل می شود. اما به این ترتیب فقط می تواند تا فاصله ای حدود یک دهم شعاع ستاره نفوذ کند. علاوه بر این، انتقال انرژی تابشی به دلیل تیرگی بالای ماده ستاره بی اثر می شود. بنابراین، انتقال بیشتر انرژی به خارج از طریق همرفت ماده اتفاق می افتد.

به عنوان مثال، در خورشید، منطقه همرفتی یک لایه نسبتاً نازک را اشغال می کند، در حالی که در یک غول قرمز، بیشتر "جسم" ستاره در حالت همرفت است.

ساختار توصیف شده غول سرخ از نظر طول عمر ستاره بسیار بهینه است. این واقعیت که ستاره دارای یک هسته بسیار متراکم است به آن اجازه می دهد تا بقیه مواد ستاره را که در بالا قرار دارد برای مدت بسیار طولانی حفظ کند. چنین هسته متراکمی عملا فشرده نمی شود، بنابراین گرم نمی شود. برای مدت طولانی، واکنش گرما هسته ای تبدیل هلیوم به کربن در هسته ستاره رخ نمی دهد. این واکنش در دمایی در حدود صدها میلیون کلوین رخ می دهد. در چند مرحله پیش می رود. در ابتدا، برخورد هسته‌های هلیوم، ایزوتوپ رادیواکتیو بریلیم را تشکیل می‌دهد، که وقتی با یک ذره آلفای پرانرژی دیگر برخورد می‌کند، ایزوتوپ پایدار کربن را تشکیل می‌دهد. این انرژی بسیار بالایی آزاد می کند: 7.3 میلیون الکترون ولت.

هنگامی که دمای هسته غول سرخ به دلایلی افزایش می یابد اندازه مورد نیاز- با صدها میلیون کلوین، تبدیل هلیوم به کربن آغاز می شود که مقدار زیادی انرژی آزاد می کند. این به اصطلاح انفجار هلیوم یک ستاره است. هنگامی که تمام هلیوم موجود در هسته سوخته شد، واکنش تنها در یک لایه نسبتا نازک ادامه می یابد که هسته ای را که برای بار دوم سوخته است، احاطه می کند. بیایید به یاد بیاوریم که هسته توسط پوسته دیگری با شعاع بزرگتر احاطه شده است که در آن واکنش های گرما هسته ای چرخه کربن-نیتروژن انجام می شود و هیدروژن به تبدیل شدن به هلیوم ادامه می دهد. مشخص شد که جرم هسته هلیوم غول سرخ قبل از شروع انفجار هلیوم عملاً مستقل از جرم کل ستاره است و حدود نیمی از جرم خورشید است.

پس از فلش هلیوم (به طور دقیق تر، پس از سوزاندن هلیوم در خود هسته)، غول سرخ تبدیل به ستاره ای با منبع "دو لایه" انرژی هسته ای می شود. هر دو لایه در بالا توضیح داده شده است. با افزایش انرژی آزاد شده در یک ستاره، درخشندگی آن نیز افزایش می یابد. درخشندگی غول سرخ به چندین هزار درخشندگی خورشید می رسد (به جای 225 بار قبل از انفجار هلیوم). در نتیجه همه اینها، ستاره "متورم" می کند و شعاع آن به طرز فاجعه باری رشد می کند. اگر در ابتدا برابر با 21 شعاع خورشید بود، اکنون اندازه غول سرخ به سختی در مدار زمین قرار می گیرد.

پوسته هیدروژنی به تدریج به سمت بیرون جابه جا می شود. با گذشت زمان، 70٪ از جرم کل ستاره در حال حاضر در داخل آن (در هسته) متمرکز شده است. یک غول قرمز با دو لایه آزاد کننده انرژی هنوز هم می تواند حدود یک میلیون سال زنده بماند. پس از خاموش شدن واکنش های هسته ای، پوسته بیرونی ستاره از هسته جدا شده و به یک سحابی تبدیل می شود. ماده سحابی سیاره ای حاصل حاوی مقدار زیادی هیدروژن است. سحابی سیاره ای با سرعتی در حدود 30 کیلومتر بر ثانیه در حال گسترش است. بر اساس این واقعیت، می توان محاسبه کرد که جدا شدن لایه های بیرونی ستاره در فاصله ای از هسته حدود یک واحد نجومی (زمانی که ستاره از نظر اندازه با مدار زمین برابر شد) رخ داده است. در این محاسبات، جرم قسمت درونی ستاره برابر با 0.8 جرم خورشید در نظر گرفته شد.

چرا و چگونه لایه های بیرونی غول های قرمز می ریزند؟ در حال حاضر تئوری کاملی در مورد این پدیده وجود ندارد. سوال خیلی سخته اما دلایلی که می تواند باعث این تنظیم مجدد شود واضح است. یکی از آنها فشار نور بسیار بالایی است که توسط تابش از هسته ستاره ایجاد می شود. جدا شدن پوسته همچنین می تواند در نتیجه ناپایداری ماده آن رخ دهد. از آنجایی که ابعاد پوسته بسیار زیاد است، چنین ناپایداری باید باعث فرآیندهای نوسانی شود که به نوبه خود منجر به تغییر می شود. رژیم حرارتیمواد پوسته جدا شدن پوسته ستاره از هسته نیز می تواند در نتیجه ناپایداری شدید همرفتی رخ دهد. ممکن است در نتیجه یونیزاسیون هیدروژن در زیر فتوسفر ستاره ایجاد شده باشد. به هر طریقی، جدا شدن پوسته از هسته رخ می دهد و یک سحابی سیاره ای تشکیل می شود. اما غول‌های قرمز نه تنها سحابی‌ها، بلکه ذرات غبار - غبار کیهانی - را به محیط بین ستاره‌ای عرضه می‌کنند. دانه های گرد و غبار در جو سرد و گسترده غول های قرمز شکل می گیرند. در اینجا شرایطی برای این وجود دارد، زیرا بخش قابل توجهی از گاز در حالت مولکولی است. این با اندازه گیری ها تأیید می شود اشعه مادون قرمزاز سحابی های سیاره ای نتایج این اندازه گیری ها نشان می دهد که بیش از حد قابل توجهی از این تشعشعات ناشی از ذرات غبار وجود دارد. ذرات غبار نمی توانند از یک محیط گازی تشکیل شوند، زیرا گاز داغ و به خوبی مخلوط شده است.

اکنون باید به هسته غول سرخ نگاه کنیم که پس از کندن پوسته به نوعی ستاره تبدیل شد - یک کوتوله سفید.

هسته یک غول قرمز از ماده در حالت خاصی تشکیل شده است که در اثر شرایط شدید در هسته ایجاد می شود. گازی که در این حالت باشد «دژنراتیو» نامیده می شود. این محصول فرآیندهای مکانیکی کوانتومی در ماده است و متأسفانه، اساساً نمی توان جوهر آن را تنها بر اساس فیزیک کلاسیک درک کرد (و توضیح داد).

گاز منحط چیست؟

هسته یک غول قرمز حاوی گاز یونیزه شده با چگالی بالا است. دقیقاً به این دلیل است که این چگالی بسیار زیاد است که الکترون‌های مداری در اتم‌های گاز متفاوت از اتم‌ها در فشار عادی حرکت می‌کنند. حرکت الکترون های مداری توسط مجموعه ای از اعداد کوانتومی تنظیم (تعیین) می شود. 4 عدد از این قبیل وجود دارد که یکی (اصلی) انرژی الکترون را در اتم تعیین می کند، دومی مقدار گشتاور چرخشی الکترون را تعیین می کند، سومی - طرح ریزی این لحظه در جهت مغناطیسی. میدان چهارم، مقدار گشتاور دورانی خود، اسپین آن را تعیین می کند. این را می‌توان با پلاک‌های خودروی متشکل از 4 رقم مقایسه کرد. یک قانون آهنین وجود دارد: نمی توان دو سیستم مکانیکی کوانتومی با اعداد کوانتومی دقیقاً یکسان وجود داشت (همانطور که نمی توان دو ماشین با اعداد دقیقاً یکسان وجود داشت). این را می توان به شکل دیگری توضیح داد. سه رقم اول (اعداد کوانتومی) مسیر حرکت ذره را به طور منحصر به فردی تعریف می کنند. از این گذشته ، یک ذره بنیادی فقط می تواند در امتداد مسیرهای خاصی حرکت کند و نه در امتداد هر یک. این نه تنها در مورد الکترون‌های یک اتم که در مدارشان حرکت می‌کنند، بلکه در مورد الکترون‌های یک قطعه فلز نیز صدق می‌کند که مدت‌هاست اتم‌های اصلی خود را از دست داده‌اند و در حال حرکت هستند و وارد یک جامعه (گروه) از نوع خود می‌شوند. برای این الکترون ها در فلز، قانون کوانتومی (اصل پائولی) مسیرهای روشنی را تعیین می کند. در شرایط عادی، یعنی در فشار معمولی، زمانی که ذره ای بیشتر از مسیرهای تعیین شده برای آنها وجود نداشته باشد، اتفاق خاصی نمی افتد: هر الکترون در امتداد مسیری که به آن اختصاص داده شده است حرکت می کند. اما می دانیم که ذرات گاز بسته به دمای گاز و حجمی که اشغال می کند می توانند سریعتر یا کندتر حرکت کنند. همچنین مشخص است که اگر دمای گاز افزایش یابد، سرعت حرکت ذرات آن افزایش می یابد. چگونگی ارتباط فشار، دما و حجم گاز توسط قوانین شناخته شده گاز یا به اصطلاح قوانین گاز ایده آل تعیین می شود. اما وقتی چگالی ماده خیلی زیاد باشد، وقتی ذرات بنیادی (الکترون) بیشتر از مسیرهای تعیین شده برای آنها باشد، گاز از این قوانین تبعیت نمی کند. این بسیار جدی است زیرا گاز رفتاری را که باید انجام دهد متوقف می‌شود و رفتار آن فراتر از هر معنایی است. ما باید کلمه "سالم" را اضافه کنیم. اما مشخص است که مکانیک کوانتومی علیرغم ایجاد شده است حس مشترک. با این وجود، حرکت ذرات بنیادی تابع قوانین آن است، از جمله در چنین مواردی شرایط شدید. بنابراین، هنگامی که تعداد الکترون‌های بیشتری از مسیرهای اختصاص داده شده برای آنها وجود داشته باشد، اصل پائولی به آنها اجازه می‌دهد که در یک مسیر نه هر بار، بلکه چهار بار در یک زمان بایستند. تحت فشار نرمال، دو الکترون در یک مسیر قرار دارند که به طور کامل توسط سه عدد کوانتومی تعیین می شود، اما آنها در عدد چهارم کوانتومی خود متفاوت هستند. به طور کلی، دو الکترون در یک مسیر حرکت می کنند: یک الکترون به سمت چپ و دیگری به سمت راست می چرخد. آنها می گویند که چرخش آنها متفاوت است، مخالف (کلمه انگلیسی "spin" به معنای "چرخش" است). چهارمین عدد کوانتومی یک ذره است که اسپین آن را تعیین می کند. بنابراین، در فشار بسیار بالا، به دلیل کمبود مسیر، مجاز است که یک مسیر را نه تنها توسط دو الکترون که دارای چرخش مخالف حول محور خود هستند، بلکه با دو الکترون اضافی، اشغال کند، اما با یک شرط کاملاً دقیق: آنها باید سریعتر از دو مورد اول بدوید تا مزاحم آنها نشوید. این که آنها چقدر سریعتر برای اجرا نیاز دارند توسط خود الکترونها تعیین می شود، یعنی آنها "از سر ضرورت" سریعتر می دوند. اما با اطاعت از این الزام، الکترون ها در نتیجه فرصت اطاعت از قوانین گاز را ندارند. بنابراین، در یک گاز معمولی، با کاهش دمای گاز، سرعت ذرات بسیار کوچک می شود. در همان زمان، فشار گاز کاهش می یابد. وقتی دمای این گاز فوق چگال کاهش می یابد (به آن دژنراته می گویند) موضوع کاملاً متفاوت است. از آنجایی که ذرات اجازه ندارند با کاهش دمای گاز، سرعت خود را کاهش دهند، فشار گاز کاهش نمی یابد. به هر حال، فشار گاز بر روی یک دیوار خاص در اثر برخورد ذرات به این دیوار ایجاد می شود. از آنجایی که سرعت ها بالا هستند، ضربه ها قوی هستند. در نتیجه فشار بالا. و این در دمای پایین است. این اساساً با قوانین گاز مغایرت دارد. اما منافاتی با مشاهدات ندارد. بنابراین، هسته غول های قرمز از گاز منحط تشکیل شده است. به طور طبیعی، هنگامی که آنها به ستاره های مستقل - کوتوله های سفید تبدیل می شوند، هنوز از گاز منحط تشکیل می شوند. بنابراین، رفتار کوتوله های سفید مدت زمان طولانیکارشناسان را متحیر کرد توضیح شرایط درون یک کوتوله سفید با استفاده از قوانین گاز ممکن نبود.

کوتوله های سفید جرم تقریباً دارند برابر جرمخورشید، و ابعاد آن برابر با ابعاد زمین است. از اینجا مشخص است که این ماده چقدر متراکم است! حداکثر ده تن ماده در یک سانتی متر مکعب بسته بندی می شود. اما در چنین شرایطی، دمای ستاره باید بسیار زیاد باشد، به این معنی که باید به شدت بدرخشد. و کوتوله ها صدها و هزاران بار ضعیف تر از خورشید می درخشند. این پارادوکس بود تا اینکه آنها متوجه شدند که دلیل این امر، وضعیت انحطاط گازی است که کوتوله سفید را تشکیل می دهد. کوتوله سفید بر اساس قوانین گاز منحط زندگی می کند، و معلوم شد که هیچ تناقضی وجود ندارد.

وضعیت تعادل ستارگان معمولی (زمانی که نه منقبض می شوند و نه منبسط می شوند) با دمای ماده ستاره تعیین می شود. در مورد کوتوله های سفید، دما از این نظر خارج از تصویر است، زیرا ذراتی که فشار ایجاد می کنند، کنترل آن را از دست داده اند. و تعادل با فشار خاصی تضمین می شود. با توجه به قوانین گاز منحط (طبق با اصل پائولی)، فشار آن تنها با چگالی گاز تعیین می شود. رابطه بین چگالی گاز منحط و فشار آن جایگزین معادله کلاپیرون می شود که گازهای ایده آل از آن تبعیت می کنند. علاوه بر این، فشار، که اکنون به هیچ وجه به دما بستگی ندارد، به چگالی نه به عنوان اولین توان دومی، بلکه بسیار قوی تر بستگی دارد: فشار متناسب با چگالی با توان 5/3 است. این نشان دهنده این واقعیت است که فشار (و در نتیجه سرعت ذرات) با افزودن ذرات جدید (یعنی افزایش چگالی) باید افزایش یابد تا ذرات آنقدر سرعت خود را افزایش دهند ("به ضرورت") که هنوز هم بتوانند ذرات جدیدی را که در حال حاضر «زائد» هستند در طول مسیر خود می‌گذرانند. وجود ذرات اضافی در یک گاز است که باعث انحطاط آن می شود. هنگامی که قانون رفتار یک گاز منحط شناخته شد، می توان محاسبه کرد که گاز در چه چگالی و دمایی منحط می شود. چنین محاسباتی نشان می دهد که در دمای حدود 10 میلیون کلوین که در داخل ستارگان به آن می رسد، اگر چگالی گاز از 1 کیلوگرم در سانتی متر مکعب بیشتر شود، باید منحط شود. همانطور که مشخص است، در فضای داخلی ستارگان معمولی چگالی گاز کمتر است، بنابراین منحط نیست و کاملاً از قوانین معمول حالت گاز تبعیت می کند. کوتوله های سفید از گاز کاملاً منحط تشکیل شده اند. فقط در قسمت بیرونی آنها پوسته نازکی از گاز "معمولی" دارند. به همین دلیل است که ساختار کوتوله‌های سفید مانند ستاره‌های معمولی به درخشندگی آنها بستگی ندارد. یک کوتوله سفید می تواند حتی در صفر مطلق خودش باقی بماند، زیرا درخشندگی آن به جرم بستگی ندارد. اما کوتوله ها به شدت از یک وابستگی پیروی می کنند: اندازه کوتوله های سفید با همان جرم نیز باید یکسان باشد. برای ستاره های دیگر، چنین وابستگی به هیچ وجه ضروری نیست. دما در آنجا همه چیز را تعیین می کند.

علاوه بر این، هر چه جرم کوتوله سفید بیشتر باشد، شعاع آن کوچکتر است. این بدان معنی است که در برخی از حداکثر وزنآیا یک کوتوله می تواند حتی تا یک نقطه کوچک شود؟ طبق مطالعات نظری، کوتوله های سفید با جرم بیش از 2.2 جرم خورشید در طبیعت نمی توانند وجود داشته باشند. به هر حال، اگر جرم کوتوله سفید بسیار افزایش یابد، الکترون های اضافی در گاز منحط بیشتر و بیشتر می شوند. برای اینکه هنگام حرکت در مسیرهای مشابه با یکدیگر تداخل نداشته باشند، باید سرعت خود را بیشتر و بیشتر کنند تا زمانی که شروع به نزدیک شدن به سرعت نور کنند. اما در عین حال این ماده کیفیت خود را تغییر می دهد. وضعیت جدید آن «انحطاط نسبی‌گرا» نامیده می‌شود. با معادله دیگری توصیف می شود که در آن وابستگی فشار به چگالی کمتر است (مانند توان 4/3). در یک جرم کاملاً مشخص از ستاره، فشار گاز منحط ستاره دقیقاً توسط نیروی گرانش متعادل می شود و ستاره تثبیت می شود. اگر جرم ستاره از این مقدار بیشتر باشد، نیروی گرانشی از فشار گاز فراتر می رود و کوتوله سفید مجبور می شود "تا یک نقطه" منقبض شود.

اگر جرم ستاره کمتر از جرم بحرانی باشد، در آن صورت منبسط می شود و ابعاد آن در محدوده زمانی که ستاره تثبیت می شود، مشخص می شود، یعنی نیروی گرانش دقیقاً با فشار گاز تثبیت می شود.

هنوز مشخص نیست که چگونه این ستاره می تواند "تا یک نقطه" کوچک شود. این سوال بسیار دشوار است، اما در عین حال هیجان انگیز است. بیایید بلافاصله بگوییم که یک ستاره نمی تواند به یک نقطه تبدیل شود. فشرده سازی بیش از حد منجر به تبدیل آن به "سیاه چاله" می شود.

کوتوله‌های سفید ستارگانی با جرم بزرگ (به ترتیب خورشید) و شعاع کوچک (شعاع زمین) هستند که کمتر از حد چاندراسخار برای جرم انتخاب شده است و محصول تکامل غول‌های قرمز هستند. . روند تولید انرژی گرما هسته ای در آنها متوقف شده است که منجر به خواص ویژه این ستارگان می شود. بر اساس برآوردهای مختلف، تعداد آنها در کهکشان ما بین 3 تا 10 درصد از کل جمعیت ستارگان متغیر است.

در سال 1844، فریدریش بسل، ستاره شناس و ریاضیدان آلمانی، طی مشاهدات خود، انحراف جزئی ستاره از حرکت مستطیلی را کشف کرد و این فرض را مطرح کرد که سیریوس یک ستاره همراه پرجرم نامرئی دارد.

فرض او قبلاً در سال 1862 تأیید شد، زمانی که ستاره شناس آمریکایی و سازنده تلسکوپ، آلوان گراهام کلارک، در حالی که بزرگترین انکسار را در آن زمان تنظیم می کرد، یک ستاره کم نور را در نزدیکی سیریوس کشف کرد که بعداً Sirius B نام گرفت.

کوتوله سفید سیریوس B درخشندگی کمی دارد و میدان گرانشی به طور قابل توجهی بر همراه درخشان آن تأثیر می گذارد، که نشان می دهد این ستاره شعاع بسیار کوچک و جرم قابل توجهی دارد. این گونه بود که برای اولین بار نوعی شی به نام کوتوله های سفید کشف شد. دومین جرم مشابه ستاره Maanen بود که در صورت فلکی حوت قرار داشت.

مکانیسم آموزش

کوتوله های سفید نشان دهنده مرحله نهایی تکامل یک ستاره کوچک با جرمی قابل مقایسه با جرم خورشید است. چه زمانی ظاهر می شوند؟ هنگامی که تمام هیدروژن مرکز یک ستاره، مانند خورشید ما، می سوزد، هسته آن به چگالی بالایی منقبض می شود، در حالی که لایه های بیرونی به شدت منبسط می شوند، و همراه با کاهش نور کلی درخشندگی، ستاره به یک غول قرمز تبدیل می شود. غول قرمز تپنده پس از آن که لایه های بیرونی ستاره به طور سست به هسته مرکزی داغ و بسیار متراکم متصل می شوند، پوشش خود را می ریزد. این پوسته متعاقباً به یک سحابی سیاره‌ای در حال گسترش تبدیل می‌شود. همانطور که می بینید، غول های قرمز و کوتوله های سفید بسیار نزدیک به هم هستند.

فشردگی هسته در اندازه های بسیار کوچک اتفاق می افتد، اما، با این وجود، از حد چاندراسخار، یعنی حد بالای جرم ستاره ای که می تواند به عنوان یک کوتوله سفید وجود داشته باشد، تجاوز نمی کند.

انواع کوتوله های سفید

از نظر طیفی به دو گروه تقسیم می شوند. انتشار از یک کوتوله سفید به رایج ترین نوع طیفی "هیدروژن" DA (تا 80٪ از کل)، که فاقد خطوط طیفی هلیوم است، و نادرتر "کوتوله سفید هلیوم" نوع DB، که طیف های ستاره ای آن فاقد هیدروژن است، تقسیم می شود. خطوط

ستاره شناس آمریکایی، ایکو ایبن، سناریوهای مختلفی را برای منشأ آنها پیشنهاد کرد: با توجه به این واقعیت که احتراق هلیوم در غول های قرمز ناپایدار است، شعله های هلیوم لایه ای به طور دوره ای ایجاد می شود. او با موفقیت مکانیزمی را برای ریختن پوسته در مراحل مختلف توسعه فلاش هلیوم - در اوج آن و در دوره بین دو فلاش پیشنهاد کرد. تشکیل آن به ترتیب به مکانیسم پوسته ریزی بستگی دارد.

گاز منحط

قبل از اینکه رالف فاولر خصوصیات چگالی و فشار درون کوتوله های سفید را در مقاله خود در سال 1922 توضیح دهد ماده متراکم، چگالی بالا و ویژگی های فیزیکیچنین ساختاری متناقض به نظر می رسید. فاولر پیشنهاد کرد که برخلاف ستاره‌های دنباله اصلی، که معادله حالت آنها با خواص یک گاز ایده‌آل توصیف می‌شود، در کوتوله‌های سفید با خواص گاز منحط تعیین می‌شود.

نمودار شعاع یک کوتوله سفید در برابر جرم آن. توجه داشته باشید که حد فرانسبیتی گاز فرمی همان حد چاندراسخار است

یک گاز منحط زمانی تشکیل می شود که فاصله بین ذرات آن کمتر از موج دو بروگل شود، به این معنی که اثرات مکانیکی کوانتومی ناشی از هویت ذرات گاز شروع به تأثیر بر خواص آن می کند.

در کوتوله‌های سفید، به دلیل چگالی بسیار زیاد، پوسته اتم‌ها تحت فشار داخلی از بین می‌روند و ماده به پلاسمای الکترون-هسته‌ای تبدیل می‌شود و بخش الکترونیکی با خواص گاز الکترونی منحط توصیف می‌شود، شبیه به رفتار الکترون ها در فلزات

در میان آنها، رایج ترین آنها کربن-اکسیژن با پوسته ای متشکل از هلیوم و هیدروژن است.

از نظر آماری، شعاع کوتوله سفید با شعاع زمین قابل مقایسه است و جرم آن از 0.6 تا 1.44 جرم خورشید متغیر است. دمای سطح در محدوده 200000 کلوین است که رنگ آنها را نیز توضیح می دهد.

هسته

مشخصه اصلی ساختار داخلییک چگالی هسته بسیار بالا است که در آن تعادل گرانشی توسط یک گاز الکترونی منحط ایجاد می شود. دما در داخل کوتوله سفید و فشردگی گرانشی توسط فشار گاز منحط متعادل می شود که ثبات نسبی قطر را تضمین می کند و درخشندگی آن عمدتاً به دلیل خنک شدن و فشرده شدن لایه های بیرونی رخ می دهد. این ترکیب بستگی به این دارد که ستاره مادر تا چه حد تکامل یافته است، عمدتاً کربن با اکسیژن و ترکیبات کوچک هیدروژن و هلیوم است که به گاز منحط تبدیل می شود.

سیر تکاملی

درخشش هلیوم و ریزش پوسته های بیرونی توسط غول سرخ ستاره را در امتداد نمودار هرتسسپرونگ-راسل حرکت می دهد و باعث غالب شدن آن می شود. ترکیب شیمیایی. چرخه زندگیسپس کوتوله سفید تا زمانی که سرد شود پایدار می ماند، زمانی که ستاره درخشندگی خود را از دست می دهد و نامرئی می شود و وارد مرحله به اصطلاح "کوتوله سیاه" می شود - نتیجه نهایی تکامل، اگرچه این اصطلاح کمتر و کمتر در ادبیات مدرن استفاده می شود. .

جریان ماده از یک ستاره به یک کوتوله سفید که به دلیل درخشندگی کم قابل مشاهده نیست

وجود همراهان ستاره ای در نزدیکی به دلیل سقوط ماده به سطح از طریق تشکیل یک قرص برافزایش، عمر آنها را طولانی می کند. ویژگی‌های برافزایش ماده در سیستم‌های جفتی می‌تواند منجر به تجمع ماده در سطح کوتوله‌های سفید شود که در نهایت منجر به انفجار یک نواختر یا ابرنواختر (در مورد آنهایی که به ویژه عظیم) از نوع Ia می‌شود.

برداشت یک هنرمند از انفجار یک ابرنواختر

اگر برافزایش در سیستم "کوتوله سفید - کوتوله قرمز" غیر ساکن باشد، نتیجه ممکن است نوعی انفجار یک کوتوله سفید (به عنوان مثال، U Gem (UG)) یا ستاره های متغیر نووا مانند باشد که انفجار آنها فاجعه بار است. .

باقیمانده ابرنواختر SN 1006 یک کوتوله سفید منفجر شده است که در سیستم دوگانه. به تدریج ماده ستاره همراه را به تصرف خود درآورد و جرم فزاینده باعث انفجار گرما هسته ای شد که کوتوله را پاره کرد.

موقعیت در نمودار هرتسسپرونگ-راسل

در نمودار، آنها قسمت پایین سمت چپ را اشغال می کنند، متعلق به شاخه ای از ستارگان که دنباله اصلی را از حالت غول های قرمز خارج کرده اند.

منطقه ای از ستارگان داغ با درخشندگی کم وجود دارد که دومین منطقه بزرگ در بین ستارگان در کیهان قابل مشاهده است.

طبقه بندی طیفی

بسیاری از کوتوله های سفید در خوشه کروی M4، تصویر هابل

آنها به یک کلاس طیفی خاص D (از کوتوله های انگلیسی - کوتوله ها، کوتوله ها) اختصاص داده می شوند. اما در سال 1983، ادوارد زیون طبقه‌بندی دقیق‌تری را پیشنهاد کرد که تفاوت‌های طیف‌های آنها را در نظر می‌گیرد، یعنی: D (زیر کلاس) (ویژگی طیفی) (شاخص دما).

زیر کلاس های زیر طیف DA، DB، DC، DO، DZ و DQ وجود دارد که وجود یا عدم وجود خطوط هیدروژن، هلیوم، کربن و فلزات را مشخص می کند. و ویژگی های طیفی P، H، V و X وجود یا عدم وجود قطبش، یک میدان مغناطیسی را در غیاب قطبش، تغییرپذیری، ویژگی یا طبقه بندی ناپذیری کوتوله های سفید روشن می کند.

پاسخ به سوالات

فیلم علمی محبوب درباره قهرمانان مقاله ما

دنیای اجرام آسمانی

مردم از دیرباز با خورشید با عشق و احترام خاص رفتار می کردند. از این گذشته ، در زمان های قدیم آنها متوجه شدند که بدون خورشید نه انسان، نه حیوان و نه گیاه نمی تواند زندگی کند.
خورشید نزدیکترین ستاره به زمین است. مانند سایر ستارگان، این یک جرم آسمانی بسیار داغ است که دائماً نور و گرما از خود ساطع می کند. خورشید منبع نور و گرما برای تمام حیات روی زمین است.

با استفاده از اطلاعات، اعداد را در متن بنویسید.
قطر خورشید 109 برابر قطر زمین است. جرم خورشید 330 هزار برابر است جرم بیشترسیاره ما فاصله زمین تا خورشید 150 میلیون کیلومتر است. دمای سطح خورشید به 6 هزار درجه و در مرکز خورشید - 15 - 20 میلیون درجه می رسد.

با چشم غیر مسلح، انسان می تواند حدود 6 هزار ستاره را در آسمان شب ببیند. دانشمندان میلیاردها ستاره را می شناسند.
ستاره ها از نظر اندازه، رنگ و روشنایی متفاوت هستند.
ستاره ها از نظر رنگ به سفید، آبی، زرد و قرمز متمایز می شوند.

خورشید متعلق به ستاره های زرد است.

ستاره‌های آبی داغ‌ترین هستند، پس از آن ستاره‌های سفید، زرد و قرمز سردترین هستند.
بیشترین ستاره های درخشان، 100 هزار برابر بیشتر از خورشید نور ساطع می کند. اما مواردی نیز وجود دارند که میلیون ها بار ضعیف تر از خورشید می درخشند.

تفاوت ستاره ها از نظر رنگ

خورشید و اجرام آسمانی که در اطراف آن حرکت می کنند منظومه شمسی را تشکیل می دهند. ساخت مدلی از منظومه شمسی برای انجام این کار، مدل‌های سیارات را از پلاستیلین قالب‌گیری کنید و آنها را به ترتیب صحیح روی یک ورق مقوا قرار دهید. نام سیارات را برچسب بزنید و روی مدل خود بچسبانید.

جدول کلمات متقاطع حل کن.

جدول کلمات متقاطع خالی را باز کنید >>

1. بزرگترین سیاره در منظومه شمسی. جواب: مشتری
2. سیاره ای که حلقه هایی دارد که به وضوح از طریق تلسکوپ قابل مشاهده هستند. جواب: زحل
3. نزدیکترین سیاره به خورشید. جواب: تیر
4. دورترین سیاره از خورشید. پاسخ: نپتون
5. سیاره ای که در آن زندگی می کنیم. جواب: زمین
6. سیاره همسایه زمین است که نزدیکتر از زمین به خورشید قرار دارد. جواب: زهره
7. سیاره همسایه زمین است که دورتر از خورشید نسبت به زمین قرار دارد.
جواب: مریخ
8. سیاره ای که بین زحل و نپتون قرار دارد. جواب : اورانوس

با استفاده از منابع مختلف اطلاعاتی، پیامی در مورد ستاره، صورت فلکی یا سیاره ای که دوست دارید درباره آن بیشتر بدانید آماده کنید. اطلاعات اولیه پیام خود را یادداشت کنید.

مریخ- یکی از پنج سیاره منظومه شمسی که با چشم غیر مسلح از زمین قابل مشاهده است. از زمین مانند یک نقطه قرمز کوچک به نظر می رسد، به همین دلیل است که مریخ گاهی سیاره سرخ نامیده می شود. این سیاره نام خدای جنگ روم باستان را یدک می کشد و دارای دو ماهواره فوبوس و دیموس است. این نام های دو پسر خدای جنگ است که به "ترس" و "وحشت" ترجمه شده اند. مریخ چهارمین سیاره از خورشید است. در بسیاری از ویژگی ها بسیار شبیه به زمین است. جو دارد و فصول در مریخ تغییر می کند. در هر دو قطب سیاره، مانند زمین، کلاهک های یخی وجود دارد. مریخ تقریباً نصف سیاره ما است.