夜空を見ると、すべての星が同じであるように見えます。非常に困難な人間の目は、遠くの天体から放出される光の可視スペクトルを区別します。まだほとんど見えていない星は長い間消えていたのかもしれません、そして我々はただその光を見ているだけです。それぞれの星はそれ自身の人生を送っています。あるものは白色光でさえ輝いているものもあれば、明るい点がネオン光を脈動させるように見えるものもある。さらに他の人たちは鈍い光る斑点で、かろうじて空に見えています。
それぞれの星は進化のある段階にとどまり、やがて別のクラスの天体に変わります。夜空の明るく眩しい点の代わりに、新しい宇宙の物体が現れます - 白い矮星 - 老いている星です。進化のこの段階は、ほとんどの普通の星の特徴です。同じような運命と私たちの太陽を避けないでください。
白い矮星とは何ですか。星とファントムのどちらですか。
つい最近、20世紀になって、白い矮星だけが普通の星から宇宙に残っていることが科学者に明らかになりました。熱核物理学の観点から星を研究することは、天体の深部で激怒するプロセスのアイデアを与えました。重力の相互作用の結果として形成された星は、巨大な熱核反応炉を表しています。そこでは、水素とヘリウム核の核分裂の連鎖反応が絶えず起こります。このような複雑なシステムでは、コンポーネントの進化速度は同じではありません。水素の巨大な埋蔵量は今後数十億年の間星の寿命を保証します。熱核水素反応は、ヘリウムおよび炭素の形成に寄与する。熱核融合に続いて、熱力学の法則が効力を発揮します。
星がすべての水素を消費した後、重力と莫大な内圧の影響下にあるその中心は収縮し始めます。その天体の大部分を失うと、天体は恒星の質量限界に達します。そこでは、それはエネルギー源のない白い矮星として存在することができ、慣性によって熱を放出し続けます。実際、白い矮星は、彼らの外殻を失った赤い巨人と超巨人のクラスからの星です。
熱核融合は星を枯渇させる水素が乾燥し、より重い成分としてのヘリウムがさらに進化し、新しい状態に達する可能性があります。これらすべてが、最初に赤い巨人が普通の星のサイト上に形成され、星が主系列を去るという事実につながります。このように、ゆっくりと避けられない老化の道をたどって、天体は徐々に変化します。星の老齢は存在しないことへの長い道のりです。これはすべて非常にゆっくりと起こっています。白い矮星は天体であり、それによって、主系列の外側では、必然的な絶滅の過程が起こります。ヘリウム合成の反応は、エイジングスターのコアが収縮し、スターがついにそのシェルを失うという事実につながります。
白い矮星の進化
主系列の外では、星は消えつつある。重力の影響下で、赤い巨人と超巨人の加熱されたガスは宇宙を横切って散乱し、若い惑星状星雲を形成します。何十万年も経った後も、この星雲は散在しており、その代わりに赤白の巨人の縮退した核のままです。そのような対象物の温度は、スペクトルの吸収線から推定すると９００００Ｋから非常に高く、評価がＸ線スペクトル内で行われるときは１３０，０００Ｋまでである。しかし、その小さいサイズのために、天体の冷却は非常にゆっくり起こります。
私たちが観察した星空の絵は、数百から数千億年の年齢を持っています。白い矮星を見るところでは、もう一つの天体がすでに宇宙に存在しているかもしれません。星は進化の最終段階である黒い矮星階級に移動しました。実際には、星の代わりに、塊状の物質があり、その温度は周囲の空間の温度と同じです。このオブジェクトの主な特徴は、可視光がまったくないことです。普通の光学望遠鏡でそのような星に気付くことは、低い光度のためにかなり難しいです。白色矮星を検出するための主な基準は、高出力の紫外線とX線の存在です。
すべての既知の白い矮星は、そのスペクトルに応じて、2つのグループに分けられます。
- スペクトル内にヘリウムの線が存在しない水素オブジェクト、スペクトルクラスDA。
- ヘリウム矮星、スペクトルクラスDB。スペクトルの主線はヘリウムです。
水素型の白色矮星が人口の大部分を占めており、この型の現在知られているすべてのオブジェクトの最大80％を占めています。残りの20％はヘリウム矮星です。
白い矮星が出現する結果としての進化の段階は、私たちの星、太陽を含む非質量の星にとっては最後の段階です。この段階で、星は以下の特徴を持ちます。そのように小さくてコンパクトなサイズの星にもかかわらず、その恒星物質はその存在に必要とされるのとちょうど同じくらい重さがあります。言い換えれば、太陽の円盤の半径よりも100倍小さい半径を持つ白い矮星は、太陽の質量に等しい質量を持つか、あるいは私たちの星よりも大きい重ささえあります。
これは、白い矮星の密度が、主系列の範囲内にある通常の星の密度より数百万倍高いことを示唆しています。たとえば、私たちの星の密度は1.41 g / cm 3ですが、白い矮星の密度は105〜110 g / cm 3という巨大な値に達することがあります。
それら自身のエネルギー源がない場合、そのような物体はそれぞれ徐々に冷却され、それぞれ低温になる。白い矮星の表面には、5000〜5000万ケルビンの範囲の気温が記録されています。星が古いほど、気温は低くなります。
例えば、私たちの空の中で最も明るい星の隣にあるシリウスA、白い矮星シリウスBは、表面温度がちょうど2100ケルビンです。この天体の内部ははるかに高温で、ほぼ10,000°Kです。シリウスBは天文学者によって発見された最初の白い矮星でした。シリウスBの後に発見された白い矮星の色は、このクラスの星にこの名前を付ける理由と同じくらい白いことがわかった。
光の明るさで、シリウスAは私たちの太陽の22倍の明るさですが、その姉妹シリウスBは薄暗い光で輝いていますが、まばゆいばかりの隣人より明るさが著しく劣ります。チャンドラのX線望遠鏡によって作られたシリウスの画像のおかげで白い矮星の存在を検出することは可能でした。白い矮星は顕著な光スペクトルを持っていないので、これらの星は十分に寒い宇宙の物体であると考えられています。赤外線とX線の範囲では、シリウスBははるかに明るく輝き、大量の熱エネルギーを放出し続けます。コロナがX線波の発生源である通常の星とは異なり、白い矮星は光球からの放射線の発生源です。
これらの星の蔓延の主なシーケンスの外にいることは、宇宙で最も一般的なオブジェクトではありません。私たちの銀河系では、白い小人の割合は天体の3〜10％しか占めていません。私たちの銀河の恒星集団のこの部分では、推定値の不確実性により、可視極域では放射線が弱くなるのが困難になります。言い換えれば、白い矮星の光は私たちの銀河の腕を構成する宇宙ガスの大規模なクラスターを克服することはできません。
白い矮星の出現の歴史を科学的に見る
さらに、天体においては、乾燥した主な熱核エネルギー源の代わりに、新たな熱核エネルギー源、トリプルヘリウム反応、またはヘリウム焼損をもたらすトリプルアルファプロセスが生じる。赤外線の範囲で星のふるまいを観察することが可能になったとき、これらの仮定は十分に確認されました。普通の星の光のスペクトルは、赤い巨星と白い矮星を見たときに見える写真とは大きく異なります。このような星の縮退した原子核の場合、質量の上限があります。そうしないと、天体が物理的に不安定になり、崩壊する可能性があります。
白い小人が持っているそのような高密度を物理法則の観点から説明することはほとんど不可能です。進行中の過程は、量子力学によってのみ明らかになりました。それは、恒星物質の電子ガスの状態を研究することを可能にしました。標準的なモデルを使ってガスの状態を調べる通常の星とは異なり、白い矮星では、科学者は相対論的な縮退電子ガスの圧力を扱います。簡単に言えば、次のことが観察されます。 100回以上の巨大な圧縮では、恒星物質は一つの大きな原子のようになり、そこではすべての原子結合と鎖が一緒に融合します。この状態では、電子は縮退電子ガスを形成し、その新しい量子形成は重力に耐えることができます。このガスは殻のない緻密な核を形成します。
電波望遠鏡とX線光学を使った白い矮星の詳細な研究は、これらの天体は一見すると見えるほど単純で退屈ではないことを明らかにしました。そのような星の中に熱核反応がないことを考えると、疑問が偶然に起こります - どこから莫大な圧力が生じるのか、それは重力と内部引力の力のバランスをとることに成功しました。
量子力学の分野における物理学者の研究の結果として、白い矮星モデルが作られた。重力の作用の下で、恒星物質は原子の電子殻が破壊される程度まで圧縮され、電子はある状態から別の状態へと移動しながらそれら自身のカオス的運動を始める。電子が存在しない状態での原子核は系を形成し、それらの間に強力で安定な結合を形成する。非常に多くの電子が星の中にあるので、それぞれ多くの状態が形成され、電子の速度は保存されます。素粒子の高速度は、重力に耐えることができる電子縮退ガスの途方もない内圧を生み出します。
白い小人はいつ知られるようになりましたか？
天体物理学者によって発見された最初の白い矮星がシリウスBであると考えられているという事実にもかかわらず、このクラスの恒星物を持つ科学界の初期の知人のバージョンの支持者がいます。早くも1785年に、天文学者ハーシェルは初めてすべての星を別々に分けて、星のカタログにエリダヌスの星座の三重星系を含めました。わずか125年後、天文学者たちは高い色温度で40 Eridane Bという異常に低い光度を識別しました。それが、このような天体を別々のクラスに分ける理由でした。
この物体は、+ 9.52mの等級に対応するわずかな等級を持っていた。白い矮星は、1/2太陽の質量を有し、地球の直径よりも小さい直径を有していた。これらのパラメータは、星の内部構造の理論と矛盾していました。そこでは、星の表面の光度、半径および温度が星のクラスを決定するための重要なパラメータでした。物理的プロセスの観点から見た小さい直径、低い光度は、高い色温度に対応しなかった。この矛盾は多くの質問を引き起こしました。
同様に、状況は別の白い矮星 - Sirus Bと同様に見えました。最も明るい星の仲間として、白い矮星は小さい寸法と非常に密度の高い恒星物質を持っています - 106 g / cm 3。比較のために、この天体のマッチ箱付きの実体の量は、私たちの惑星上で100万トン以上になるでしょう。この矮星の温度はシリウスシステムの主星の2.5倍です。
最近の科学的知見
私たちが扱う天体は、人が星の構造、それらの進化の段階を研究することができるというおかげで、自然で、自然な試験場です。星の誕生がどのような状況でも同じように作用する物理法則によって説明できるのであれば、星の進化は完全に異なる過程によって表されます。それらの多くの科学的説明は、量子力学、素粒子の科学のカテゴリーに入ります。
この光の中で白い矮星は最も神秘的なオブジェクトに見えます：
- まず第一に、星の核の退化の過程は非常に興味深く見えます、その結果として、恒星物質は宇宙でバラバラに飛ばない、しかし反対に、想像できない大きさに縮小します。
- 第二に、熱核反応がない場合、白い矮星はかなり熱い宇宙物体のままです。
- 第三に、色温度が高いこれらの星は、低い光度を持っています。
すべての縞の科学者、天体物理学者、物理学者、そして核科学者はまだこれらの質問や他の多くの質問に答えていません。太陽は白い矮星の運命を期待していますが、人がこの役割で太陽を見ることができるかどうかは依然として疑問です。
