Но все это очень нетипично для белых карликов — остатков сгоревших звезд, обладающих зашкаливающей плотностью.
Могут ли звезды стать планетами?
Новая экзопланета, находящаяся за пределами Солнечной системы, получила название TOI-2257 b. Она делает оборот вокруг своей звезды — красного карлика за 35 дней. Ученые выяснили, что планета TOI-2257 b вращается вокруг холодной звезды на достаточно близком расстоянии в «обитаемой зоне». Это означает, что там может быть вода, а значит, и потенциальная жизнь. Однако дальнейшие исследования показали, что эта планета газообразная и похожа на Нептун.
Несмотря на то, что на данный момент учёными выявлено довольно большое количество коричневых карликов, объекты, подобные только что обнаруженными, то есть вращающимися вокруг других звёзд, являются редкой находкой. Этому только что обнаруженному космическому объекту дали обозначение TOI-5375 b. Коричневый карлик сам по себе размером с Юпитер.
Разобраться в границах применимости модели аккреции на ядро могут исследования всей известной выборки экзопланет у маломассивных звезд.
Однако они дают отличающиеся друг от друга результаты. Группа астрономов во главе с Эмили Пасс Emily K. Pass из Смитсоновской астрофизической обсерватории представила первые результаты исследования частоты появления экзогигантов у маломассивных 0,1-0,3 массы Солнца красных карликов. Ученые занимались анализом спектров двухсот из 415 неактивных карликовых звезд, расположенных в пределах 49 световых лет от Солнца.
Две частицы не могут обладать одинаковыми импульсами! Когда мы говорим, что в абсолютно холодной звезде прекращается всякое движение, это справедливо только для одной-единственной частицы. Одна частица действительно обладает нулевым импульсом. Но именно поэтому любая другая частица должна иметь импульс, отличный от нуля действует принцип Паули!
Третья частица должна иметь еще больший импульс и так далее. В звезде колоссальное число частиц в Солнце их около 1057. И как бы мало ни отличались импульсы частиц друг от друга, все же импульс самой энергичной из них окажется огромным. Но если есть импульс, то есть и давление. Если импульс частиц может оказаться большим, то велико может быть и давление. Импульс самой быстрой частицы в такой системе называется граничным Ферми-импульсом, а описанный нами газ называется вырожденным Ферми-газом. Схема того, как появляется звезда белый-карлик. Если такой газ нагревать, то вырождение исчезнет — частицы приобретают хаотическое тепловое движение, освобождают уровни, на которых находились раньше, все больше и больше увеличивая свои импульсы… Итак, остывая, звезда сжимается.
Частицы все сильнее прижимаются друг к другу. Частиц очень много, граничный импульс Ферми очень велик. Наступает вырождение — давление вырожденного газа становится больше, чем обычное тепловое давление. А если сжатие продолжается, то давление вырожденного газа способно даже уравновесить силу тяжести! Теория вырожденных звезд была развита в 1931 году астрофизиком Субраманьяном Чандрасекаром. И тут-то вдруг оказалось, что открытые почти сто лет назад белые карлики прекрасно описываются законами квантовой механики, законами статистики Ферми — Дирака. Что представляют собой белые карлики В белых карликах давление вырожденного газа как раз таково, что уравновешивает силу тяжести. Наконец, размеры звезд 10 000 км достаточны для создания нужной плотности.
Все прекрасно сходилось! Конечно же, температура белых карликов, наблюдаемых в телескопы, не равна абсолютному нулю. Тот же Сириус B нагрет до 10 тысяч градусов. Но что значит тепловая энергия, соответствующая этой температуре, по сравнению с энергией вырождения? Капля в море… Поэтому белые карлики хорошо описываются уравнениями, выведенными для абсолютно холодного вещества. И еще один очень важный вывод сделал Чандрасекар. Дело в том, что давление вырожденного газа из протонов и электронов тоже не может расти безгранично. Наступит момент, когда и оно не сможет противостоять тяжести.
Для этого нужно, чтобы тяжесть превысила некоторый предел. А для этого, в свою очередь, нужно, чтобы масса звезды была больше некоторого критического значения — ведь именно масса звезды и создает тяжесть! Вывод был прост: должна существовать предельная масса белого карлика. Чандрасекар рассчитал величину этой предельной массы, известной сейчас как Предел Чандрасекара.
Астрономы нашли необычный белый карлик из разных половинок
Солнце попадает в категорию звезд, называемых звездами главной последовательности. Эти звезды производят свою энергию за счет ядерного синтеза водорода, в результате чего внутри их ядер образуется гелий. Эта энергия выделяется в виде тепла и света. Высвобождаемая энергия также поддерживает необходимое давление, поэтому они не разрушаются внутрь. В целом звезды пребывают в этой фазе около десяти миллиардов лет. Количество водорода, содержащегося в ядре звезды, является ограниченным. Как только она исчерпала весь водород в своем ядре, реакция ядерного синтеза в ядре прекращается. Ядро начинает разрушаться вовнутрь, и его температура повышается. Как только ядро нагревается, звезда начинает избавляться от своих внешних слоев. Это заставляет звезду расширяться, а ее внешние слои охлаждаться, придавая ей красноватый отблеск.
Теперь звезду называют красным гигантом. Эта стадия красного гиганта длится около 1 миллиарда лет. Во время этой фазы звезда пытается произвести больше энергии, чтобы остаться в живых благодаря сложным ядерным реакциям, которые расходуют содержащийся в ней гелий. Эти реакции могут поддерживать звезду только временно. Постепенно эти реакции начинают становиться нестабильными, поэтому звезда начинает терять еще больше своих внешних слоев. Звезды, подобные Солнцу, продолжают этот процесс до тех пор, пока не сбросят все слои и не обнажится ядро. На этом этапе ее называют белым карликом, и она будет медленно охлаждаться и исчезать.
Потенциально, красный карлик может уберечь нас на триллионы лет.
А это уже около 4 миллиардов потенциальных локаций. Но нам необязательно ограничивать себя только Землеподобными планетами. Вокруг красных карликов могут вращаться газовые гиганты с лунами, на которых возможна жизнь. Или супер-Земли. В общей сложности, красные карлики могут насчитывать 60 миллиардов космических тел, куда можно перебраться. И это только в Млечном Пути. Увы, даже красные карлики погасают. Смерть красного карлика через триллионы лет будет неприметной.
Водород медленно кончится, карлик сожмется, пока не выгорит окончательно, оставляя после себя голубого карлика. Когда все топливо поглощено, он станет белым карликом — размером с Землю, в основном состоящим из плотных газов, вроде гелия-4. Без источника энергии "звезда" будет медленно охлаждаться, что займет миллиарды лет, пока не достигнет последней стадии — холодного черного карлика. Тихий конец для вселенной и жизни в ней. Все, что мы делаем, все, чем мы являемся, все наши потомки и наше существование — у всего есть срок "годности". По крайней мере, наш еще очень и очень далеко. Больше статей на Shazoo.
Исследователи наблюдают за процессами, которые с ними происходят, посредством космического телескопа «Хаббл». Учёные пытаются понять, насколько такая активность опасна для обитаемой зоны. Или как много галактик находится на некотором расстоянии от звезды, которые обеспечены водой и жизнью.
Это заставляет звезду расширяться, а ее внешние слои охлаждаться, придавая ей красноватый отблеск. Теперь звезду называют красным гигантом.
Эта стадия красного гиганта длится около 1 миллиарда лет. Во время этой фазы звезда пытается произвести больше энергии, чтобы остаться в живых благодаря сложным ядерным реакциям, которые расходуют содержащийся в ней гелий. Эти реакции могут поддерживать звезду только временно. Постепенно эти реакции начинают становиться нестабильными, поэтому звезда начинает терять еще больше своих внешних слоев. Звезды, подобные Солнцу, продолжают этот процесс до тех пор, пока не сбросят все слои и не обнажится ядро.
На этом этапе ее называют белым карликом, и она будет медленно охлаждаться и исчезать. Белый карлик Для звезды с массой, превышающей в 1,4 раза массу нашего солнца, ее первое ядро коллапсирует внутрь, а затем взорвется гигантским взрывом. Это называется взрывом сверхновой. Сверхновая выделяет такое огромное количество энергии, что может светить ярче, чем целая галактика в течение нескольких недель. Такой взрыв оставляет после себя либо нейтронную звезду, либо черную дыру.
Как образуются планеты? Когда формируется звезда, вокруг нее часто образуется диск из газа, пыли и обломков. Частицы пыли на этом диске - строительные блоки каменистых планет. Из-за гравитации и других сил эти частицы сталкиваются друг с другом. Если столкновение мягкое, эти частицы склеиваются.
Астрономы нашли необычный белый карлик из разных половинок
Однако есть путь, по которому эти ELM-звёзды могли бы формироваться, не нарушая при этом фундаментальных законов. Для этого им нужна звезда-компаньон. Дело в том, что сами по себе ELM-карлики возникнуть не могут — на их формирование ушло бы слишком много времени — больше, чем возраст Вселенной. А вот присутствие звезды-пары ускорило бы этот процесс: её гравитационная тяга избавила бы звезду от энергии и вещества, и та бы успешно превратилась в ELM-объект. До недавнего времени такая схема развития ELM-звезды оставалась гипотетической.
Одно из последних наблюдений все же позволило проследить и получить первые визуальные подтверждения того, как проходит жизнь звездной системы до и после классической новы. Варшавский телескоп в обсерватории Las Campanas, с помощью которого астрономы наблюдали за взрывом новы За шесть лет наблюдений до событий появления новы астрономы отметили, что звездная система V1213 Cen периодически становилась ярче из-за вспышек карлика. Во время этих кратковременных событий на поверхность белого карлика оседали небольшие запасы водорода. Согласно Мрозу, периодичность и разность в яркости этих вспышек может говорить о том, что передача водорода белому карлику была нестабильной и в то же время малообъемной. Тем не менее, когда произошел основной взрыв, характер звездной системы несколько изменился. Водород соседней звезды по-прежнему забирается белым карликом.
Однако соседняя звезда получила мощнейшую дозу излучения во время взрыва, что заставило ее несколько увеличиться в размерах. Изменение в размерах звезды-компаньона привело и к изменениям в уровнях объема и скорости передачи водорода. Согласно Мрозу, теперь газ передается гораздо быстрее.
Вы не ожидаете увидеть эту комбинацию водорода и углерода в то же время, поскольку между ними должен быть толстый слой гелия, который не позволит им существовать» — говорят ученые. Чтобы решить загадку, астрономам необходимо было раскрыть истинное происхождение звезды. Белые карлики — это остатки звезд, подобных нашему Солнцу, которые сожгли все свое топливо и сбросили внешние слои. Большинство из них относительно легкие, с массой примерно 0,6 массы нашего Солнца, но этот весит 1,14 солнечных масс, почти в два раза больше средней массы.
Несмотря на то, что он тяжелее нашего Солнца, он сжат в две трети диаметра Земли. Возраст белого карлика также является ключом к загадке. Мы вполне уверены в том, как одна звезда образует один белый карлик, а то, что мы видим, не должно происходить.
Ученые предположили, что легкие субкарликовые звезды, такие как J0526B, шли по особому эволюционному пути. Обнаружение большего количества таких объектов и наблюдение за ними позволит лучше понять их свойства, сообщает Nature Astronomy. Ранее ученые открыли потенциально обитаемую «суперземлю». Она расположена на расстоянии 137 световых лет от нас.
Двуликий карлик: астрономы нашли странную звезду, состоящую из гелия и водорода
Группа астрономов обнаружила останки мертвой звезды, известной как белый карлик, с уцелевшей экзопланетой, напоминающей Юпитер. Зона обитания красного карлика расположена очень близко к звезде, даже Меркурий был бы слишком холодным. Например, некоторые белые карлики образуются в результате слияния двух звезд, что изменяет их состав и может способствовать формированию плавучих кристаллов. В зависимости от общей массы, система стать сверхновой звездой или объединиться в один тяжелый белый карлик, как в случае с WDJ0551+4135.
Древняя карликовая звезда найдена в Млечном Пути
| Астрономы нашли необычный белый карлик из разных половинок | По мере старения звезды раздуваются, превращаясь в красные гиганты, после чего их внешний материал сдувается, а ядра сжимаются в плотные, раскаленные добела карлики. |
| «Уэбб» нашел самую маленькую «звезду-неудачницу» | Субкоричневые карлики излучают очень мало света по сравнению со звездами, поэтому инфракрасные инструменты JWST очень важны для этого исследования. |
| Древняя карликовая звезда найдена в Млечном Пути | Выяснилось, что WD 1856 + 534 — это белый карлик, крошечный остаток от того, что когда-то было звездой, подобной Солнцу. |
| Астрономы предсказали слияние пары белых карликов с образованием экзотической звезды | Российские астрофизики и космологи объяснили, по какой причине все известные белые карлики – объекты масштабом с Землю, остающиеся после смерти звезды, подобной нашему. |
Оранжевые звёзды – то, что надо для жизни
Астрономы обнаружили планету, вращающуюся вокруг красного карлика на расстоянии около 137 световых лет от нас. Желтые карлики не являются настоящими карликовыми звездами, по крайней мере, не в том смысле, что красные или белые карлики. Зона обитания красного карлика расположена очень близко к звезде, даже Меркурий был бы слишком холодным.
Астрофизики открыли двуликую звезду — это белый карлик с необычной химической структурой
Кроме того, их продолжительность жизни почти вдвое больше, чем 10-миллиардное время существования звёзд подобных солнцу. Их яркость изменяется незначительно по сравнению с солнцеподобными звёздами. Хорошие цели Вероятность зарождения разумной жизни может быть выше на планетах вокруг оранжевых карликов, чем вокруг солнцеподобных звёзд, благодаря тому, что там для её развития предоставляется дополнительное время. Это делает оранжевые карлики не только хорошими целями для поисков обитаемых планет, но и для поисков внеземного разума, утверждает Гуинан.
В своей работе астрономы из Сиднейского университета пишут, что найденная ими маленькая тусклая звезда не является самой холодной из всех зарегистрированных звезд. Но она является самой холодной звездой из когда-либо обнаруженных с помощью радиоастрономии, то есть это самая холодная звезда, излучающая радиоволны. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters, а коротко о нем рассказывает Phys. Температура звезды составляет около 425 градусов по Цельсию. Для сравнения, температура на поверхности Солнца достигает 5600 градусов. Она расположена примерно в 37 световых годах от Земли.
Эти наблюдения показали, что карлик быстро вращается вокруг своей оси с периодом 15 минут. Дальнейшее изучение карлика с помощью спектрометра на обсерватории Кека на Гавайских островах позволило выявить странную двуликую природу этого объекта. Выяснилось, что одна половина поверхности белого карлика состоит водорода, линии которого видны, когда карлик повернут к Земле этой стороной, другая — из гелия. Что привело к такому разделению белого карлика, который назвали Янус в честь древнеримского бога, ученые точно не знают. По одной из версий, астрономы стали свидетелями редкой фазы эволюции белого карлика.
По звездным меркам, белые карлики тусклы, но продолжают излучать, постепенно рассеивая, тепло, пока не превратятся в черных карликов. Ни один такой объект пока не известен: теория предсказывает, что процесс занимает невероятное время, возможно, до сотен миллиардов и триллионов лет. Однако признаки такого перехода обнаружили недавно Александр Веннер Alexander Venner и его коллеги из Университета Южного Квинсленда, причем сравнительно недалеко от Земли. Остывание белого карлика должно сопровождаться кристаллизацией его вещества. Атомы углерода и кислорода перестают свободно течь и выкладываются в упорядоченную решетку, в состояние с меньшей энергией. Этот процесс идет с выделением тепла, дополнительно замедляя охлаждение белого карлика. В результате его температура не должна соответствовать реальному возрасту.
Открыт белый карлик нового типа
Изначально Каяццо занималась поиском сильно замагниченных белых карликов, вроде ZTF J1901+1458, найденного ранее на установке Zwicky Transient Facility. двумя очень разными типами астрономических объектов. Астрономы подтвердили редкость появления экзопланет, похожих на Юпитер, у маломассивных красных карликов, не найдя ни одного такого объекта у 200 близких к Солнцу звезд.
Обнаружена одна из самых редких звезд Млечного Пути — белый карлик-пульсар
Если две звезды расположены достаточно близко, белый карлик будет откачивать материал из своего двойного компаньона, процесс, который может опрокинуть мертвую звезду за предел Чандрасекара, часто вызывая взрыв сверхновой типа Ia. Согласно анализу команды, белый карлик является продуктом слияния двух меньших белых карликов; вместе они были недостаточно массивны, чтобы достичь предела Чандрасекара и создать сверхновую типа Ia. Ему всего около 100 миллионов лет, с безумным магнитным полем для белого карлика, примерно в миллиард раз более мощным, чем Солнечное. Он также экстремально вращается, делая оборот вокруг своей оси каждые семь минут. Это не самое быстрое вращение белых карликов, но оно есть. Эти характеристики указывают на слияние в прошлом.
Для сравнения: Солнце делает полный оборот вокруг своей оси за месяц, а Земля — за сутки. Это не нейтронная звезда, следовательно, соотносить ее с самыми быстрыми нейтронными светилами ученые не стали. Своим быстрым вращением белый карлик обязан своему красному компаньону. Самыми быстровращающимися объектами Вселенной считаются нейтронные звезды.
Температура на поверхности Солнца достигает 6 тысяч градусов, а в недрах — до 20 миллионов градусов!
Обычное газовое давление тем больше, чем выше температура. В нормальных звездах, подобных Солнцу, давление газа способно уравновесить силу тяжести в любой точке звезды. Будь звезда чуть-чуть горячее, она стала бы расширяться газовое давление оказалось бы больше, чем сила тяжести , но при расширении она стала бы остывать, как и положено газу. Давление упало бы, и расширение прекратилось. В стационарных звездах обе силы находятся в строгом равновесии друг с другом. Но если сила тяжести существует в звезде всегда, то этого нельзя сказать о газовом давлении. Что же поддерживает температуру звезды? Это был главный вопрос астрофизики; почему звезды светят? Гипотез по этому поводу выдвигалось много. Лишь в тридцатые годы 20-го века проблема стала проясняться — были открыты ядерные реакции и превращения элементов друг в друга с высвобождением энергии.
Сравнение размеров Солнца желтый карлик и Сириус B белый карлик. Однако какими бы ни были источники нагрева звезды, они должны себя в конце концов исчерпать. Что случится со звездой после этого? Звезда остынет, как печка без дров, и газовое давление уменьшится. Но тогда сила тяжести начнет сжимать звезду. До каких пор? Одно из двух. Либо отыщется другой вид давления, отличный от обычного газового, и сжатие будет остановлено, либо… Либо такого давления не найдется, и звезда будет сжиматься бесконечно! До появления квантовой механики астрономы не знали иного давления, кроме давления нагретого газа. Квантовая механика позволила сделать шаг вперед.
Оказалось, что даже абсолютно холодный газ 0 градусов по шкале Кельвина обладает вполне определенным остаточным давлением, причем настолько большим, что оно способно остановить сжатие звезды. Дело в том, что в квантовой механике существуют два сорта элементарных частиц, различных по своим характеристикам. Поскольку в микромире все свойства меняются не непрерывно, а порциями, квантами, то и вращение элементарных частиц тоже описывается не угловой скоростью, а дискретным квантовым числом — спином. Спин частицы может быть целым 0, 1, 2 и т. Поведение частицы зависит от того, целый у нее спин или полуцелый. Еще в начале 1920-х годов, когда квантовая механика только начиналась как научная дисциплина, индийский физик Шатьендранат Бозе а затем Эйнштейн описал поведение частиц, обладающих целым спином. Теперь такие частицы называют бозонами. А поведение частиц с полуцелым спином описывается квантовой статистикой, созданной Ферми и Дираком и названной их именами. Сами же частицы называют фермионами. Бозонами являются фотоны и нейтрино.
А протон, электрон, нейтрон являются фермионами.
Найден коричневый карлик, который почти «стал» звездой 15:03, 19 апреля 2023 г. Наука Астрофизики нашли коричневый карлик, масса которого близка к крошечной звезде. Препринт исследования опубликован на портале arXiv.