Строение белых карликов

Белые карлики
Автор: Клорштейн Владимир Эдуардович.
Email автора: vlad@komstat.bryansk.ru
Наименование организации: Брянский областной комитет госстатистики.
Ключевые слова: плотность, вырожденный электронный газ, гравитационное равновесие.
Содержание статьи
Белые карлики - компактные звёзды с массами, сравнимыми с массой Солнца, но с
радиусами примерно в 100 раз меньше радиуса Солнца. Вследствие малых размеров средняя
плотность белого карлика (порядка 10
6
г/куб.см) в миллионы раз выше плотности
нормальных звёзд. При таких плотностях давление вещества определяется электронным
вырожденным газом. Поэтому часто белые карлики называют вырожденными звёздами.
Название "Белый карлик" связано с цветом первых открытых представителей этого класса Сириуса В и 40 Эридана В - горячих белых звёзд. Позднее были открыты и более холодные
жёлтые и красные белые карлики. Все они относятся к звёздам, находящимся на одной из
конечных стадий эволюции звёзд. По числу белые карлики составляют 3-10% всех звёзд
Галактики. В белом карлике существует однозначная связь давления с плотностью, а также
однозначное соотношение между массой и радиусом (чем больше масса, тем меньше
радиус). Существует также верхний предел массы белого карлика (так называемый предел
Чандрасекара, равный 1.4 массы Солнца), превышение которого на поздних стадиях
эволюции приводит к гравитационному коллапсу звезды.
Образование белых карликов.
По современным представлениям, белый карлик образуется из нормальной звезды с
начальной массой в несколько масс Солнца после сброса внешних слоёв, окружающих
плотное ядро звезды. Образование плотного ядра внутри нормальной звезды (это ядро
впоследствии переходит в белый карлик) связано с исчерпанием термоядерного горючего в
центральной области звезды. После сброса оболочки
ядро, практически лишённое
источников термоядерной энергии, имеет очень высокую температуру поверхности (до 2•10 5
К) и постепенно остывает, переходя в белый карлик У наиболее горячего из известных
Белый карлик температура поверхности составляет ок. 7•10 4 К, у наиболее холодных - ок.
5•10 3 К. Основным источником светимости Белый карлик является просто расход тепловой
энергии ионов, запасённой в недрах звезды. Так как в белом карлике нет выделения энергии,
то ему остается только медленно остывать, превращаясь со временем в мертвую звезду
(черный карлик).
Строение белых карликов
Белые карлики являются наиболее известными и важнейшими представителями "семейства
карликов", называемых часто так только из-за своего размера. Однако с точки зрения
зволюции к ним следует относить звезды на конечной стадии эволюции, то есть в условиях,
когда ядерные реакции уже не могут происходить и не могут вести (даже в самом
отдаленном будущем) к качественным изменениям звездной структуры.
Наиболее распространены белые карлики, состоящие из углерода и кислорода с гелиевоводородной оболочкой. Массы белых карликов 0.6 Мsun - 1.44Msun, радиусы порядка земного,
поверхностная температура может быть относительно высока (от 100,000 К до 200,000 К),
что и объясняет их название. Главная черта строения - это ядро, гравитационное равновесие,
в котором поддерживается вырожденным электронным газом, свойства которого не
допускают никаких дальнейших изменений его структуры. Давление вырожденного газа
уравновешивает силы гравитации (при заданной массе), а потеря тепла от невырожденной
компоненты вещества не меняют этого давления, и сами потери относительно невелики.
Светимость
обеспечивается
сжимающихся, слоев.
за
счет
самых
внешних,
невырожденных,
и
потому
Схема строения белого карлика
Нижний (зеленый) сектор означает однородный углеродно-кислородный состав звезды.
Правый вертикальный сектор соответствует доле накопленной светимости - она очень мала
везде внутри карлика, и создается только в самых внешних слоях. Наконец, штриховка
крестиками на фронтальном разрезе символизирует вырожденный электронный газ.
Список литературы:
1. Звезды: их строение, жизнь и смерть http://crydee.sai.msu.ru/~mir/Star_Life.site/index.htm
2. Новая астрологическая энциклопедия http://encyclopedia.astrologer.ru/