Белые карлики: что известно науке об удивительно плотных звездах
Белые карлики, на деле, плотные, тусклые и мёртвые звезды. Это последний наблюдаемый этап эволюции звезд малой и средней массы.
В сравнении с нашим Солнцем, белый карлик имеет схожее количество углерода и кислорода, хотя по размеру он куда меньше — примерно как Земля. Температура белого карлика может достигать 50 000 Кельвинов, но несмотря на такую знойную погоду на поверхности, белые карлики имеют низкую светимость, так как они очень малы по размеру.
Рождение белого карлика
Звезды главной последовательности (как Солнце), образуются из облаков пыли и газа, притягиваемых друг к другу гравитацией. Самые массивные звезды, масса которых в восемь и более раз превышает массу Солнца, никогда не станут белыми карликами. Вместо этого в конце своей жизни они взрываются в мощную сверхновую, оставляя после себя нейтронную звезду или черную дыру.
Чайная ложка вещества белого карлика весила бы на Земле 5,5 тонн.
Однако звезды меньших размеров идут по более спокойному пути. Звезды малой и средней массы — как Солнце! — со временем раздуваются до красных гигантов и сбрасывают свои внешние слои. Благодаря этому образуются планетарные туманности, а оставшееся ядро будет представлять собой белый карлик — «шелуху» звезды, в которой не происходит термоядерная реакция.
Совсем мелкие звезды — красные карлики — не способны стать красными гигантами. Они просто сжигают весь свой водород, заканчивая жизнь в виде тусклого белого карлика. Однако красным карликам требуются триллионы лет, чтобы израсходовать свое топливо, что гораздо больше возраста Вселенной (13,8 миллиарда лет). Поживём — увидим.
Характеристики белых карликов
Когда у звезды заканчивается топливо, она разрушается сама по себе. Белые карлики имеют массу, равную массе Солнца, но радиус примерно как у Земли. Это делает их одними из самых плотных объектов в космосе — плотнее только нейтронные звезды и черные дыры.
Сила тяжести на поверхности белого карлика в 350 000 раз превышает силу тяжести на Земле. Это означает, что земной человек массой 70 килограммов на поверхности белого карлика будет весить 22,7 миллиона килограммов.
Белые карлики достигают такой невероятной плотности при очень плотном сжатии. Бывшие звезды будут продолжать разрушаться до тех пор, пока сами электроны не создадут достаточную силу давления, чтобы остановить разрушение. Чем больше масса, тем сильнее притяжение внутрь, поэтому более массивный белый карлик имеет меньший радиус, чем его менее массивный собрат.
Когда звезда раздувается и становится красным гигантом, она поглощает свои ближайшие планеты. Но некоторые из них все же могут выжить. Космический аппарат NASA «Спитцер» показал, что по крайней мере 1-3% белых карликов звезд имеют скалистые породы в своих «атмосферах».
Судьба белого карлика
Многие белые карлики исчезают в безвестности, излучая всю свою энергию и становясь черными карликами. Однако если у белого карлика была звезда-компаньон, все может быть совсем иначе — такой карлик может притягивать к своей поверхности материал с компаньона.
Увеличение массы белого карлика может привести к интересным результатам. Первый вариант — добавленная масса может привести к коллапсу белого карлика в гораздо более плотную нейтронную звезду.
Если компаньоном является другой белый карлик, а не активная звезда, то два «звездных мертвеца» сольются в одну звезду.
Есть и другой вариант — иногда белый карлик может извлечь из своего компаньона достаточно материала, чтобы на короткое время стать сверхновой. Так как белый карлик остается целым, он может повторять этот процесс несколько раз, снова и снова вдыхая жизнь.