Отговори (LXXIV) Откъде идва топлината на звездите от бели джуджета; Диван Наука
Раул Гонсалес ми изпрати следния въпрос на [email protected]: «Как може бялото джудже да има температура по-висока от повърхността на слънцето, ако тези звезди вече не произвеждат собствена енергия? Откъде идва такава топлина?»
Споменах бели джуджета по-горе в други публикации (като е Y. Това друго), но за да разберем откъде идва топлината, която ги кара да светят, първо ще трябва да видим как се формират тези любопитни обекти.
„Първо ще трябва да бия около храста“, искаш да кажеш.
Точно. Но това е необходим зъл, описващ глас.
Както знаеш, звездите блестят благодарение на енергията, отделяна от реакциите на ядрен синтез, протичащи в техните ядра, където екстремните условия на топлина и налягане принуждават водородните атоми да се обединят, образувайки по-тежък елемент, хелий и излъчвайки гама лъчи, които загряват масата на звездата до нажежаване.
В случая на слънцето, например, 15 000 000 ° C, който цари в сърцевината му, се превръща в повърхностна температура от около 6 000 ° C ... Което може да изглежда много ниско в сравнение, но трябва да се има предвид, че топлината на ядрото е взето да се разпределя в обема на нашата звезда, която всъщност представлява топче газ с диаметър 1,4 милиона километра.
Но, както Raúl добре е посочил, повърхността на бяло джудже може да достигне температури много по-високи от тези на всяка конвенционална звезда. без никакъв тип механизъм, който произвежда енергия вътре в него.
Е, ще ми кажете каква рядка звезда не произвежда собствена топлина.
Е, за начало, белите джуджета не са звезди като такива, а останките на други звезди, които са изразходвали горивото си.
Тогава защо светят, ако нямат гориво?!
Добре, чакай, скоропис, да тръгваме на части. Нека първо видим как се образуват тези любопитни обекти.
През цялото детство на една звезда гравитацията влачи хелия, който причинява водороден синтез до дълбочините на ядрото, тъй като хелийът е малко по-плътен. Но условията, необходими за сливане на хелий в по-тежки елементи и по този начин за производство на енергия от него, далеч надхвърлят тези, които масата на средно голяма звезда като нашето слънце може да произведе. Следователно, Когато в сърцевината на средно голяма звезда се натрупа твърде много хелий, реакциите на синтез не могат да продължат.
Тази подробност е важна, защото звездите остават стабилни, докато тягата на реакциите на синтез, протичащи в сърцевината, противодейства на силата на притискане на гравитацията. С други думи, когато хелийът, натрупан в ядрото, „задушава“ водородния синтез, силата, която задържа гравитацията, изчезва и цялото тегло на звездата пада върху нея, притискайки я.
Но за щастие, свиването води до появата на нова област на високо налягане и температури около ядрото, в която може да се поддържа водородно сливане, така че звездата веднага да се върне към производството на енергия.
След този спад звездата започва да генерира повече енергия от преди, тъй като този нов слой има по-голям обем от първоначалното ядро и следователно в него се сливат повече материали. Като резултат, новите реакции, сега по-интензивни от преди, изтласкват околния газ и звездата започва да се разширява.
Но историята не свършва дотук: звездата ще продължи да произвежда и натрупва хелий, така че този нов слой също ще спре да може да слее водород в даден момент. Като резултат, процесът на свиване на сърцевината ще се повтори няколко пъти, тъй като реакциите на водороден синтез стават все по-бурни.
Погледнати от Земята, звездите, които преминават през този процес, започват да показват циклични промени в яркостта, които съвпадат с тези периоди на свиване, което в графика изглежда така:
От друга страна, докато се разширяват, повърхността на тези звезди се охлажда. Например, повърхностната температура на звезда с маса, подобна на тази на слънцето, може да спадне от около 6000 ° C до 2000 ° C или 3000 ° C през тази фаза от живота си.
Но как ще се охлади, ако звездата произвежда повече енергия от преди? Този пост е пълен с противоречия!