White dwarf ni nyota ambayo ni ya kawaida sana katika anga zetu. Wanasayansi wanaiita matokeo ya mageuzi ya nyota, hatua ya mwisho ya maendeleo. Kwa jumla, kuna matukio mawili ya marekebisho ya mwili wa nyota, katika kesi moja hatua ya mwisho ni nyota ya neutron, kwa nyingine shimo nyeusi. Vijeba ni hatua ya mwisho ya mageuzi. Wana mifumo ya sayari karibu nao. Wanasayansi waliweza kubainisha hili kwa kuchunguza vielelezo vilivyorutubishwa na chuma.
Usuli
Nyeupe weupe ni nyota zilizovutia hisia za wanaastronomia mwaka wa 1919. Kwa mara ya kwanza, mwili wa aina hiyo wa angani uligunduliwa na mwanasayansi kutoka Uholanzi, Maanen. Kwa wakati wake, mtaalamu alifanya ugunduzi wa kawaida na usiotarajiwa. Kibete alichokiona kilionekana kama nyota, lakini kilikuwa na saizi ndogo zisizo za kawaida. Wigo, hata hivyo, ulikuwa kana kwamba ni mwili mkubwa na mkubwa wa angani.
Sababu za jambo la ajabu kama hilo zimevutia wanasayansi kwa muda mrefu, kwa hivyo juhudi nyingi zimefanywa kusoma muundo wa weupe. Ufanisi huo ulifanywa walipoeleza na kuthibitisha dhana ya wingi wa miundo mbalimbali ya chuma katika angahewa ya mwili wa mbinguni.
Ni muhimu kufafanua kwamba metali katika astrofizikia ni aina zote za elementi, molekuli ambazo ni nzito kuliko hidrojeni, heliamu, na utungaji wake wa kemikali huendelea zaidi kuliko misombo hii miwili. Heliamu, hidrojeni, kama wanasayansi walivyoweza kuanzisha, zimeenea zaidi katika ulimwengu wetu kuliko vitu vingine vyovyote. Kulingana na hili, iliamuliwa kuteua kila kitu kingine kama metali.
Maendeleo ya mandhari
Ingawa vibete vyeupe vilivyo tofauti sana kwa ukubwa na Jua vilionekana kwa mara ya kwanza katika miaka ya ishirini, nusu karne tu baadaye watu waligundua kuwa kuwepo kwa miundo ya metali katika angahewa ya nyota si jambo la kawaida. Kama ilivyotokea, ikiwa imejumuishwa katika anga, pamoja na vitu viwili vya kawaida, nzito zaidi, huhamishwa kwenye tabaka za kina. Dutu zito, zikiwa miongoni mwa molekuli za heliamu, hidrojeni, lazima hatimaye zihamie kwenye kiini cha nyota.
Kulikuwa na sababu kadhaa za mchakato huu. Radi ya kibete nyeupe ni ndogo, miili ya nyota kama hiyo ni ngumu sana - sio bure kwamba walipata jina lao. Kwa wastani, radius inalinganishwa na ile ya dunia, ilhali uzito ni sawa na uzito wa nyota ambayo huangaza mfumo wetu wa sayari. Uwiano huu wa vipimo na uzito husababisha kuongeza kasi ya kipekee ya uso wa mvuto. Kwa hivyo, utuaji wa metali nzito katika angahewa ya hidrojeni na heliamu hutokea siku chache tu za Dunia baada ya molekuli kuingia kwenye jumla ya molekuli ya gesi.
Vipengele na muda
Wakati mwingine sifa za weupeni kwamba mchakato wa mchanga wa molekuli za dutu nzito unaweza kucheleweshwa kwa muda mrefu. Chaguzi zinazofaa zaidi, kutoka kwa mtazamo wa mwangalizi kutoka Duniani, ni michakato ambayo inachukua mamilioni, makumi ya mamilioni ya miaka. Bado muda kama huo ni mfupi sana ikilinganishwa na muda wa uhai wa mwili wa nyota yenyewe.
Mageuzi ya kibeti nyeupe ni kwamba miundo mingi inayozingatiwa na mwanadamu kwa sasa tayari ina miaka milioni mia kadhaa ya Dunia. Ikiwa tunalinganisha hii na mchakato wa polepole zaidi wa kunyonya kwa metali na kiini, tofauti ni zaidi ya muhimu. Kwa hiyo, ugunduzi wa chuma katika angahewa ya nyota fulani inayoonekana hutuwezesha kuhitimisha kwa uhakika kwamba mwili haukuwa na muundo wa angahewa hapo awali, vinginevyo ujumuishaji wote wa chuma ungetoweka muda mrefu uliopita.
Nadharia na mazoezi
Uchunguzi uliofafanuliwa hapo juu, pamoja na taarifa iliyokusanywa kwa miongo mingi kuhusu vibete weupe, nyota za nutroni, mashimo meusi, yalipendekeza kwamba angahewa ipokee mijumuisho ya metali kutoka vyanzo vya nje. Wanasayansi kwanza waliamua kwamba hii ni kati kati ya nyota. Mwili wa angani husogea kupitia vitu kama hivyo, huweka katikati kwenye uso wake, na hivyo kurutubisha anga na vitu vizito. Lakini uchunguzi zaidi ulionyesha kwamba nadharia kama hiyo haikubaliki. Kama wataalam walivyoeleza, ikiwa mabadiliko ya anga yangetokea kwa njia hii, kibete kingepokea hidrojeni kutoka nje, kwani kati kati ya nyota iliundwa kwa wingi na hidrojeni na.molekuli za heliamu. Asilimia ndogo tu ya kati ndio misombo nzito.
Iwapo nadharia itaundwa kutokana na uchunguzi wa kimsingi wa vibete weupe, nyota za neutroni, mashimo meusi yangejihalalisha, vijeba vingejumuisha haidrojeni kama kipengele chepesi zaidi. Hii haiwezi kuruhusu kuwepo kwa hata miili ya mbinguni ya heliamu, kwa sababu heliamu ni nzito, ambayo ina maana kwamba ongezeko la hidrojeni lingeificha kabisa kutoka kwa jicho la mwangalizi wa nje. Kulingana na uwepo wa vibete vya heli, wanasayansi walifikia mkataa kwamba kati ya nyota haiwezi kutumika kama chanzo pekee na hata chanzo kikuu cha metali katika angahewa ya miili ya nyota.
Jinsi ya kuelezea?
Wanasayansi waliosoma shimo nyeusi, vibete vyeupe katika miaka ya 70 ya karne iliyopita, walipendekeza kuwa ujumuishaji wa metali unaweza kuelezewa na kuanguka kwa comets kwenye uso wa mwili wa mbinguni. Kweli, wakati mmoja mawazo hayo yalionekana kuwa ya kigeni sana na hayakupokea msaada. Hii ilichangiwa zaidi na ukweli kwamba watu walikuwa bado hawajajua kuhusu uwepo wa mifumo mingine ya sayari - ni mfumo wetu wa jua wa "nyumbani" pekee ndio ulijulikana.
Hatua muhimu mbele katika utafiti wa shimo nyeusi, vibete weupe ilifanywa mwishoni mwa iliyofuata, muongo wa nane wa karne iliyopita. Wanasayansi wana vifaa vyao hasa vya nguvu vya infrared vya kuchunguza kina cha anga, ambacho kiliwezesha kutambua mionzi ya infrared karibu na mmoja wa wanaastronomia wa kibeti wanaojulikana. Hii ilifunuliwa kwa usahihi karibu na kibete, anga ambayo ilikuwa na metalikujumuishwa.
Mionzi ya infrared, iliyowezesha kukadiria halijoto ya kibete nyeupe, pia iliambia wanasayansi kuwa mwili wa nyota umezungukwa na dutu fulani ambayo inaweza kunyonya mionzi ya nyota. Dutu hii inapokanzwa kwa kiwango maalum cha joto, chini ya ile ya nyota. Hii hukuruhusu kuelekeza hatua kwa hatua nishati iliyoingizwa. Mionzi hutokea katika masafa ya infrared.
Sayansi inasonga mbele
Mwonekano wa kibete mweupe umekuwa kitu cha kusomwa na akili za hali ya juu za ulimwengu wa wanaastronomia. Kama ilivyotokea, kutoka kwao unaweza kupata habari nyingi juu ya sifa za miili ya mbinguni. Ya riba hasa ilikuwa uchunguzi wa miili ya nyota yenye mionzi ya ziada ya infrared. Kwa sasa, imewezekana kutambua mifumo ya dazeni tatu ya aina hii. Asilimia yao kuu ilichunguzwa kwa kutumia darubini yenye nguvu zaidi ya Spitzer.
Wanasayansi, wakichunguza miili ya anga, waligundua kuwa msongamano wa vibete weupe ni kidogo sana kuliko kigezo hiki, tabia ya majitu. Pia iligundua kuwa mionzi ya ziada ya infrared ni kutokana na kuwepo kwa disks zinazoundwa na dutu maalum ambayo inaweza kunyonya mionzi ya nishati. Ni hapo ndipo huangazia nishati, lakini katika masafa tofauti ya urefu wa mawimbi.
Disks ziko karibu sana na huathiri wingi wa vibete weupe kwa kiasi fulani (ambacho hakiwezi kuzidi kikomo cha Chandrasekhar). Radi ya nje inaitwa disk detrital. Imependekezwa kuwa iliundwa wakati wa uharibifu wa mwili fulani. Kwa wastani, ukubwa wa radius unaweza kulinganishwa na Jua.
Ikiwa utazingatia mfumo wetu wa sayari, inakuwa wazi kuwa karibu na "nyumbani" tunaweza kuona mfano sawa - hizi ni pete zinazozunguka Saturn, saizi yake ambayo pia inalinganishwa na radius. nyota yetu. Baada ya muda, wanasayansi wamegundua kwamba kipengele hiki sio pekee ambacho dwarfs na Zohali zinafanana. Kwa mfano, sayari na nyota zote zina diski nyembamba sana, ambazo hazina uwazi wakati wa kujaribu kuangaza kupitia mwanga.
Hitimisho na ukuzaji wa nadharia
Kwa sababu pete za vibete nyeupe zinalinganishwa na zile zinazozunguka Zohali, imewezekana kutunga nadharia mpya zinazoelezea uwepo wa metali katika angahewa ya nyota hizi. Wanaastronomia wanajua kwamba pete zinazozunguka Zohali huundwa na mvuruko wa mawimbi ya baadhi ya miili ambayo iko karibu vya kutosha na sayari kuathiriwa na uwanja wake wa uvutano. Katika hali kama hiyo, mwili wa nje hauwezi kudumisha mvuto wake mwenyewe, ambayo husababisha ukiukaji wa uadilifu.
Takriban miaka kumi na tano iliyopita, nadharia mpya iliwasilishwa ambayo ilielezea uundaji wa pete ndogo nyeupe kwa njia sawa. Ilifikiriwa kuwa hapo awali kibete kilikuwa nyota katikati ya mfumo wa sayari. Mwili wa mbinguni hubadilika kwa muda, ambayo inachukua mabilioni ya miaka, huvimba, hupoteza shell yake, na hii husababisha kuundwa kwa kibete, ambacho hupungua polepole. Kwa njia, rangi ya vibete nyeupe inaelezewa kwa usahihi na joto lao. Kwa baadhi, inakadiriwa kuwa K200,000.
Mfumo wa sayari katika mwendo wa mageuzi kama haya unaweza kuishi, ambayo husababishaupanuzi wa sehemu ya nje ya mfumo wakati huo huo na kupungua kwa wingi wa nyota. Matokeo yake, mfumo mkubwa wa sayari huundwa. Sayari, asteroidi na vipengele vingine vingi vinasalia katika mageuzi.
Nini kinafuata?
Maendeleo ya mfumo yanaweza kusababisha kuyumba kwake. Hii husababisha mlipuko wa nafasi inayozunguka sayari kwa mawe, na asteroidi huruka kutoka kwa mfumo. Baadhi yao, hata hivyo, huhamia kwenye obiti, mapema au baadaye hujikuta ndani ya radius ya jua ya kibete. Migongano haifanyiki, lakini nguvu za mawimbi husababisha ukiukaji wa uadilifu wa mwili. Kundi la asteroidi kama hizo huchukua umbo sawa na pete zinazozunguka Zohali. Kwa hivyo, diski ya uchafu huundwa karibu na nyota. Msongamano wa kibete nyeupe (takriban 10^7 g/cm3) na diski yake ya nyuma hutofautiana sana.
Nadharia iliyofafanuliwa imekuwa maelezo kamili na yenye mantiki ya matukio kadhaa ya unajimu. Kupitia hilo, mtu anaweza kuelewa ni kwa nini diski zimeshikana, kwa sababu nyota haiwezi kuzungukwa na diski yenye radius inayolingana na jua wakati wa kuwepo kwake kote, vinginevyo diski hizo zingekuwa ndani ya mwili wake mwanzoni.
Kwa kueleza uundaji wa diski na saizi yake, mtu anaweza kuelewa ni wapi usambazaji wa kipekee wa metali unatoka. Inaweza kuishia kwenye uso wa nyota, ikichafua kibete na molekuli za chuma. Nadharia iliyoelezewa, bila kupingana na viashiria vilivyofunuliwa vya msongamano wa wastani wa vibete nyeupe (ya mpangilio wa 10 ^ 7 g/cm3), inathibitisha kwa nini metali huzingatiwa katika anga ya nyota, kwa nini kipimo cha kemikali.utungaji kwa njia zinazoweza kufikiwa na mwanadamu na kwa sababu gani mgawanyo wa elementi unafanana na tabia ya sayari yetu na vitu vingine vilivyochunguzwa.
Nadharia: kuna faida yoyote?
Wazo lililofafanuliwa lilitumiwa sana kama msingi wa kueleza kwa nini maganda ya nyota yamechafuliwa na metali, kwa nini diski za uchafu zilitokea. Kwa kuongeza, inafuata kutoka kwake kwamba mfumo wa sayari upo karibu na kibete. Kuna mshangao mdogo katika hitimisho hili, kwa sababu wanadamu wamegundua kwamba nyota nyingi zina mifumo yao ya sayari. Hii ni sifa ya zile zinazofanana na Jua, na zile ambazo ni kubwa zaidi kuliko vipimo vyake - yaani, vibete vyeupe vinaundwa kutoka kwao.
Mada hazijaisha
Hata kama tutazingatia nadharia iliyoelezwa hapo juu kuwa inakubalika na kuthibitishwa kwa ujumla, baadhi ya maswali kwa wanaastronomia bado yapo wazi hadi leo. Ya riba hasa ni maalum ya uhamisho wa suala kati ya disks na uso wa mwili wa mbinguni. Kama wengine wanapendekeza, hii ni kwa sababu ya mionzi. Nadharia zinazoita kwa njia hii kuelezea usafirishaji wa jambo zinatokana na athari ya Poynting-Robertson. Jambo hili, chini ya ushawishi wa ambayo chembe husogea polepole kwenye obiti karibu na nyota mchanga, hatua kwa hatua huzunguka kuelekea katikati na kutoweka kwenye mwili wa mbinguni. Yamkini, athari hii inapaswa kujidhihirisha katika diski za uchafu zinazozunguka nyota, yaani, molekuli ambazo ziko kwenye diski mapema au baadaye hujikuta katika ukaribu wa kipekee na kibete. Mangozinakabiliwa na uvukizi, gesi huundwa - vile kwa namna ya disks imerekodiwa karibu na vidogo kadhaa vilivyozingatiwa. Hivi karibuni au baadaye, gesi hufika kwenye uso wa kibete, na kusafirisha metali hapa.
Hali zilizofichuliwa zinakadiriwa na wanaastronomia kama mchango mkubwa kwa sayansi, kwani wanapendekeza jinsi sayari zinavyoundwa. Hii ni muhimu, kwa kuwa vitu vya utafiti vinavyovutia wataalamu mara nyingi hazipatikani. Kwa mfano, sayari zinazozunguka nyota kubwa kuliko Jua ni nadra sana kusoma - ni ngumu sana katika kiwango cha kiufundi ambacho kinapatikana kwa ustaarabu wetu. Badala yake, watu wameweza kusoma mifumo ya sayari baada ya kubadilishwa kwa nyota kuwa dwarfs. Tukifanikiwa kujiendeleza katika mwelekeo huu, hakika itawezekana kufichua data mpya kuhusu kuwepo kwa mifumo ya sayari na sifa zake bainifu.
Vibete weupe, katika angahewa ambayo metali zimegunduliwa, huturuhusu kupata wazo la muundo wa kemikali wa kometi na miili mingine ya ulimwengu. Kwa kweli, wanasayansi hawana njia nyingine ya kutathmini muundo. Kwa mfano, kusoma sayari kubwa, mtu anaweza kupata wazo tu la safu ya nje, lakini hakuna habari ya kuaminika juu ya yaliyomo ndani. Hii inatumika pia kwa mfumo wetu wa "nyumbani", kwa kuwa utungaji wa kemikali unaweza tu kuchunguzwa kutoka kwenye mwili wa mbinguni ulioanguka kwenye uso wa Dunia au ambapo inawezekana kutua kifaa cha utafiti.
Inaendeleaje?
Hivi karibuni au baadaye, mfumo wetu wa sayari pia utakuwa "nyumbani" ya kibete mweupe. Kama wanasayansi wanasema, msingi wa nyota unakiasi kidogo cha suala la kupata nishati, na mapema au baadaye athari za thermonuclear zimechoka. Gesi hupungua kwa kiasi, wiani huongezeka hadi tani kwa sentimita ya ujazo, wakati katika tabaka za nje majibu bado yanaendelea. Nyota inapanuka, na kuwa kubwa nyekundu, radius ambayo inalinganishwa na mamia ya nyota sawa na Jua. Wakati ganda la nje linapoacha "kuwaka", ndani ya miaka 100,000 kuna mtawanyiko wa vitu kwenye nafasi, ambao unaambatana na kuunda nebula.
Kiini cha nyota, kilichoachiliwa kutoka kwa ganda, hupunguza halijoto, ambayo husababisha kutokea kwa kibete nyeupe. Kwa kweli, nyota kama hiyo ni gesi yenye msongamano mkubwa. Katika sayansi, dwarfs mara nyingi hujulikana kama miili ya angani iliyoharibika. Ikiwa nyota yetu ingebanwa na radius yake ingekuwa kilomita elfu chache tu, lakini uzito ungehifadhiwa kabisa, basi kibeti nyeupe pia kingefanyika hapa.
Vipengele na pointi za kiufundi
Aina ya mwili wa ulimwengu unaozingatiwa ina uwezo wa kung'aa, lakini mchakato huu unafafanuliwa na mifumo mingine isipokuwa athari za nyuklia. Mwangaza unaitwa mabaki, unaelezewa na kupungua kwa joto. Kibete huundwa na dutu ambayo ayoni wakati mwingine ni baridi kuliko 15,000 K. Mwendo wa oscillatory ni tabia ya elementi. Hatua kwa hatua, mwili wa angani huwa kama fuwele, mng'ao wake hupungua, na kibeti hubadilika kuwa kahawia.
Wanasayansi wametambua kikomo cha wingi kwa mwili kama huu - hadi 1.4 uzito wa Jua, lakini si zaidi ya kikomo hiki. Ikiwa wingi unazidi kikomo hiki,nyota haiwezi kuwepo. Hii ni kutokana na shinikizo la dutu katika hali iliyoshinikizwa - ni chini ya mvuto wa mvuto unaopunguza dutu hii. Kuna mgandamizo mkali sana, unaopelekea kuonekana kwa nyutroni, dutu hii ni neutronized.
Mchakato wa kubana unaweza kusababisha kuzorota. Katika kesi hii, nyota ya neutron huundwa. Chaguo la pili ni mbano inayoendelea, mapema au baadaye kusababisha mlipuko.
Vigezo na vipengele vya jumla
Mwangaza wa bolometri wa kategoria inayozingatiwa ya miili ya anga inayohusiana na sifa ya Jua ni chini ya takriban mara elfu kumi. Radi ya kibete ni chini ya mara mia moja ya jua, wakati uzito unalinganishwa na tabia hiyo ya nyota kuu ya mfumo wetu wa sayari. Kuamua kikomo cha wingi kwa kibete, kikomo cha Chandrasekhar kilihesabiwa. Inapozidishwa, kibeti hubadilika kuwa umbo lingine la mwili wa mbinguni. Picha ya nyota, kwa wastani, ina maada mnene, inayokadiriwa kuwa 105-109 g/cm3. Ikilinganishwa na mlolongo mkuu, ina unene wa takriban mara milioni moja.
Baadhi ya wanaastronomia wanaamini kwamba ni 3% tu ya nyota zote kwenye galaksi ambazo ni vibete nyeupe, na wengine wanasadikishwa kwamba kila sehemu ya kumi ni ya darasa hili. Makadirio yanatofautiana sana kuhusu sababu ya ugumu wa kutazama nyota - ziko mbali na sayari yetu na zinang'aa hafifu sana.
Hadithi na majina
Mnamo 1785, mwili ulionekana katika orodha ya nyota mbili, ambayo Herschel alikuwa akiitazama. Nyota huyo aliitwa 40 Eridani B. Ni yeye ambaye anachukuliwa kuwa mtu wa kwanza kuonekana kutoka kwa jamii ya wazungu.vijeba. Mnamo 1910, Russell aligundua kuwa mwili huu wa mbinguni una kiwango cha chini sana cha mwanga, ingawa joto la rangi ni kubwa sana. Baada ya muda, iliamuliwa kwamba miili ya mbinguni ya darasa hili inapaswa kugawanywa katika kategoria tofauti.
Mnamo 1844, Bessel, akisoma taarifa iliyopatikana kwa kumfuatilia Procyon B, Sirius B, aliamua kwamba wote wawili walihama kutoka kwa mstari ulionyooka mara kwa mara, ambayo ina maana kwamba kuna satelaiti za karibu. Dhana kama hiyo ilionekana kutowezekana kwa jumuiya ya wanasayansi, kwa kuwa hakuna satelaiti ingeweza kuonekana, wakati mikengeuko inaweza tu kuelezewa na mwili wa mbinguni, ambao wingi wake ni mkubwa sana (sawa na Sirius, Procyon).
Mnamo 1962, Clark, akifanya kazi na darubini kubwa zaidi iliyokuwepo wakati huo, alitambua mwili hafifu sana wa angani karibu na Sirius. Ni yeye aliyeitwa Sirius B, satelaiti ile ile ambayo Bessel alikuwa amependekeza muda mrefu kabla. Mnamo 1896, tafiti zilionyesha kuwa Procyon pia alikuwa na satelaiti - iliitwa Procyon B. Kwa hiyo, mawazo ya Bessel yalithibitishwa kikamilifu.
