Белые карлики. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Белые карлики - компактные звёзды с массами порядка массы Солнца

и радиусами ~0,01 радиуса Солнца

. Cp. плотность вещества Б. к. составляет 10⁵-10⁶ г/см³. Светимость белых карликов низка (~10^-1- 10^-4

), поэтому обнаруженные белые карлики (неск. тысяч) находятся сравнительно недалеко от Солнечной системы (в пределах ~100 пк). По оценкам, число белых карликов составляет 3-10% от общего числа звёзд Галактики. Значит. часть Б. к. входит в двойные звёздные системы [в частности, первой звездой, отнесённой к Б. к., оказался Сириус В - спутник Сириуса с

, открытый А. Кларком (A. Clark) в 1862]. Б. к. были выделены в особый класс звёзд в 1910-е гг., их название связано с цветом первых представителей этого класса - Сириуса В и 40 Эридана В - горячих белых звёзд. Позднее были открыты жёлтые и красные белые карлики с более низкой температурой поверхности T_п. У наиболее горячего из известных белых карликов T_пy7*10⁴ К. у наиболее холодногоок. 5*10³ К. Спектры Б. к. сильно отличаются от спектров обычных звезд. Линии поглощения в спектрах Б. к. сильно уширены вследствие высокой плотности атмосферы (Штарка эффект).

Кроме того, они заметно смещены из-за гравитац. красного смещения, к-рое для Б. к. эквивалентно доплеровскому смещению при скоростях в неск. десятков км/с. Спектральные классы Б. к. обозначают теми же буквами, что и классы звёзд гл. последовательности (О, В, А, ...), но с добавлением буквы D (DO, DB, DA и т. д.). Выделяют ещё неск. классов (DXC, DXP), отличающихся рядом спектральных особенностей. Хим. состав атмосфер Б. к., определяемый по спектрам, необычен. У большинства Б. к. (класс DA) атмосферы состоят почти из чистого водорода, содержание др элементов в десятки и сотни раз снижено по сравнению со звёздами гл. последовательности. В то же время в недрах этих Б. к. водорода не должно быть, иначе Б. к. взорвались бы из-за быстрого выделения энергии при пикноядерном (низкие температуры) или термоядерном (высокие температуры) горении водорода (см. Пикноядерные реакции и Термоядерные реакции). У др. Б. к. (класса DB) осн. элемент в атмосферах - гелий, а водорода в сотни тысяч раз меньше. Для спектров Б. к. классов DF, DG и DK характерны линии Ca, иногда Fe и др. металлов, атмосферы этих звёзд также бедны водородом. В спектрах ряда белых карликов (примерно у 1% от общего числа) обнаружена сильная поляризация излучения или зеемановское расщепление спектральных линий, что указывает на существование у нек-рых белых карликов магн. полей ~10⁶-10⁸ Гс (у большинства белых карликов они ниже 10⁴ Гс). Примерно у 10 Б. к. обнаружены пульсации излучения в оптич. диапазоне очень малой амплитуды, объясняемые особенностями строения атмосфер белых карликов. Ряд особенностей спектров Б. к. обусловлен эффектами аккреции и разделения вещества в сильном гравитац. поле (ускорение свободного падения на поверхности белых карликов ~10⁸ см/с²).

Для физики белых карликов интересны прежде всего как объекты применения теории сверхплотной плазмы. При ср. плотностях ~10⁵ г/см³ вещество белых карликов представляет собой практически полностью ионизованный газ в вырожденном состоянии (см. Вырожденный газ). Теория объясняет существование Б. к. устойчивым равновесием сил гравитации и внутр. давления вырожденного газа электронов (Б. к. часто наз. "вырожденными звёздами"). Концентрация практически свободных электронов п_ев веществе Б. к. столь велика, что их квантовомеханич. фермиевскому импульсу

соответствует давление, достаточное для существования белых карликов с наблюдаемыми значениями радиусов [P. Фаулер (R. Fowler), 1926]. Теория предсказывает соотношение масса-радиус Б. к.: R~М^-1/3 (при

), т. е. более массивные Б. к. имеют меньший радиус. Существует теоретич. верх. предел массы холодных белых карликов - т. н. чандрасекаровский предел

[С. Чандрасекар (S. Chandrasekhar), 1931].

Превышение этого предела должно приводить к гравитационному коллапсу звезды. Существование предела массы объясняется тем, что по мере роста плотности скорость свободных электронов приближается к пределу-скорости света (газ электронов становится релятивистским) и сила давления вырожденного газа электронов растёт медленнее сил тяготения. Данные о массах реальных белых карликов, их размерах и темп-pax достаточно хорошо согласуются со значениями этих величин, полученными теорией белых карликов. Белые карлики становятся звёзды в конце своей эволюции (после исчерпания запасов термоядерного горючего, см. Эволюция звезд).

В белые карлики превращаются звёзды (красные гиганты) с нач. массой

, после сброса внеш. слоев, если масса остатка M<M_Ch При этом звёзды проходят, как считают, стадию планетарной туманности (плотного звёздного ядра, окруженного разреженной газовой оболочкой). Темп-pa поверхности ядра составляет ~10⁵ К. Постепенно остывая, оно переходит в состояние Б. к. Осн. источник светимости Б. к.- запасённая в звезде энергия теплового движения ионов. С возрастом светимость Б. к. падает. Теоретич. зависимость светимости от времени подтверждается наблюдениями. Напр., светимости белого карлика

соответствует возраст ~10⁹ лет. Дисперсия скоростей собственного движения белых карликов указывает на принадлежность их к далеко проэволюционировавшим звёздам - т. н. старому звёздному населению диска Галактики .

Иной путь возникновения белых карликов возможен в тесных двойных звёздных системах. В таких системах белый карлик может стать более массивный компонент, часть вещества к-рого, заполнив полость Роша ,перетечёт на второй компонент. В этом случае звезда стадию планетарной туманности может не проходить. На светимость белых карликов в тесных двойных системах может заметно влиять термоядерное горение водорода, перетекающего со второго компонента системы. Это горение обычно имеет характер вспышек. Подобным механизмом объясняют вспышки новых звёзд и новоподобных звёзд. Перетекание вещества на углеродный или гелиевый белый карлик может привести к вспышке сверхновой (вследствие термоядерного взрыва осн. массы вещества белого карлика).

Литература по белым карликам

Знаете ли Вы, в чем фокус эксперимента Майкельсона?

Эксперимент А. Майкельсона, Майкельсона - Морли - действительно является цирковым фокусом, загипнотизировавшим физиков на 120 лет.

Дело в том, что в его постановке и выводах произведена подмена, аналогичная подмене в школьной шуточной задачке на сообразительность, в которой спрашивается:
- Cколько яблок на березе, если на одной ветке их 5, на другой ветке - 10 и так далее
При этом внимание учеников намеренно отвлекается от того основополагающего факта, что на березе яблоки не растут, в принципе.

В эксперименте Майкельсона ставится вопрос о движении эфира относительно покоящегося в лабораторной системе интерферометра. Однако, если мы ищем эфир, как базовую материю, из которой состоит всё вещество интерферометра, лаборатории, да и Земли в целом, то, естественно, эфир тоже будет неподвижен, так как земное вещество есть всего навсего определенным образом структурированный эфир, и никак не может двигаться относительно самого себя.

Удивительно, что этот цирковой трюк овладел на 120 лет умами физиков на полном серьезе, хотя его прототипы есть в сказках-небылицах всех народов всех времен, включая барона Мюнхаузена, вытащившего себя за волосы из болота, и призванных показать детям возможные жульничества и тем защитить их во взрослой жизни. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.