Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для использования в других целях, см Черный карлик (значения) .
Не следует путать с черной дырой или черной звездой (полуклассическая гравитация) .
Звездная эволюция .

Черные карликовый является теоретическим звездным остатком , конкретно белым карликом , который не охладится в достаточной степени , что она больше не излучает значительное тепло или свет . Поскольку время, необходимое белому карлику для достижения этого состояния, по расчетам, превышает текущий возраст Вселенной (13,77 миллиарда лет), на данный момент во Вселенной не ожидается никаких черных карликов, а температура самых холодных белые карлики - это один из наблюдаемых пределов возраста Вселенной. [1]

Название «черный карлик» также было применено к гипотетической поздней стадии охлаждения коричневых карликов - субзвездных объекты , которые не обладают достаточной массой (менее чем примерно 0,08  М ☉ ) для поддержания водорода -burning ядерного синтеза. [2] [3] [4] [5]

Не следует путать черных карликов с черными дырами или черными звездами .

Формирование [ править ]

Белый карлик это то , что осталось от главной последовательности звезда низкой или средней массы (ниже приблизительно 9 до 10  солнечных масс ( M ☉ )) после того, как он либо исключен или плавленого все элементы , для которых она имеет достаточную температуру до предохранителя. [1] Остается плотная сфера из электронно-вырожденной материи, которая медленно охлаждается тепловым излучением и в конечном итоге становится черным карликом. [6] [7] Если бы черные карлики существовали, их было бы чрезвычайно трудно обнаружить, потому что, по определению, они испускали бы очень мало излучения. Однако их можно было бы обнаружить черезгравитационное воздействие. [8] Различные белые карлики, охлажденные до температуры ниже 3900 К ( спектральный класс M0 ), были обнаружены в 2012 году астрономами с помощью 2,4-метрового телескопа обсерватории МДМ . По оценкам, им от 11 до 12 миллиардов лет. [9]

Поскольку эволюция звезд в далеком будущем зависит от плохо изученных физических вопросов, таких как природа темной материи, возможность и скорость распада протона , точно неизвестно, сколько времени потребуется белым карликам, чтобы остыть до черноты. [10] : §§IIIE, IVA Барроу и Типлер подсчитали, что белому карлику потребуется 10–15 лет, чтобы остыть до 5 К; [11] однако, если существуют слабовзаимодействующие массивные частицы (WIMP), вполне возможно, что взаимодействия с этими частицами будут держать некоторые белые карлики намного теплее, чем это, в течение приблизительно 10 25 лет. [10] : §IIIEЕсли протоны нестабильны, белые карлики также будут оставаться теплыми за счет энергии, выделяющейся при распаде протона. Для гипотетического времени жизни протона 10 37 лет Адамс и Лафлин вычислили, что распад протона повысит эффективную температуру поверхности старого белого карлика массой в одну солнечную примерно до 0,06 К. Хотя он холодный, считается, что он горячее, чем космический. фоновая радиационная температура 10 37 лет в будущем. [10] : §IVB

Предполагается, что некоторые массивные черные карлики могут в конечном итоге вызвать взрывы сверхновых. Это произойдет, если пикноядерный синтез (основанный на плотности) превратит большую часть звезды в железо, что снизит предел Чандрасекара для некоторых черных карликов ниже их фактической массы. Если эта точка будет достигнута, то он разрушится и запустит безудержный ядерный синтез. Самый массивный взрыв будет иметь массу около 1,35 солнечной массы и потребует порядка10 1100  лет , в то время как наименее массивный для взрыва имел бы массу около 1,16 солнечной массы и был бы порядка10 32 000  лет , что составляет около 1% всех черных карликов. Одно важное предостережение заключается в том, что распад протона уменьшит массу черного карлика гораздо быстрее, чем происходят пикноядерные процессы, предотвращая любые взрывы сверхновых. [12]

Будущее Солнца [ править ]

Как только Солнце перестанет синтезировать гелий в своем ядре и выбросит свои слои в планетарную туманность примерно через 8 миллиардов лет, оно станет белым карликом и через триллионы лет в конечном итоге перестанет излучать свет. После этого Солнце не будет видно невооруженным глазом , что удаляет его из оптического поля зрения, даже если гравитационные эффекты очевидны. Предполагаемое время, за которое Солнце остынет настолько, чтобы стать черным карликом, составляет около 10 15 (1 квадриллион) лет, хотя это может занять гораздо больше времени, если существуют слабовзаимодействующие массивные частицы (WIMP), как описано выше.

См. Также [ править ]

  • Вырожденная материя  - собрание свободных невзаимодействующих частиц с давлением и другими физическими характеристиками, определяемыми квантово-механическими эффектами.
  • Тепловая смерть Вселенной  - Возможная судьба Вселенной

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b § 3, Heger, A .; Фритюрница, CL; Woosley, SE; Langer, N .; Хартманн, Д.Х. (2003). «Как массовые одиночные звезды заканчивают свою жизнь». Астрофизический журнал . 591 (1): 288–300. arXiv : astro-ph / 0212469 . Bibcode : 2003ApJ ... 591..288H . DOI : 10.1086 / 375341 . S2CID  59065632 .
  2. ^ Джеймсон, РФ; Шеррингтон, MR; Джайлз, АР (октябрь 1983 г.). «Неудачный поиск черных карликов как спутников ближайших звезд» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 205 : 39–41. Bibcode : 1983MNRAS.205P..39J . DOI : 10.1093 / MNRAS / 205.1.39P .
  3. ^ Кумар, Шив С. (1962). «Исследование вырождения очень легких звезд» . Астрономический журнал . 67 : 579. Bibcode : 1962AJ ..... 67S.579K . DOI : 10.1086 / 108658 .
  4. ↑ Дорогой, Дэвид. «коричневый карлик» . Энциклопедия астробиологии, астрономии и космических полетов . Дэвид Дарлинг . Проверено 24 мая 2007 г. - через daviddarling.info.
  5. ^ Тартер, Джилл (2014), «Коричневый - это не цвет: введение термина« коричневый карлик » » , в Joergens, Viki (ed.), 50 Years of Brown Dwarfs - From Prediction to Discovery to Forefront of Research , Astrophysics и Библиотека космических наук, 401 , Springer, стр. 19–24, DOI : 10.1007 / 978-3-319-01162-2_3 , ISBN 978-3-319-01162-2
  6. ^ Джонсон, Дженнифер. «Экстремальные звезды: белые карлики и нейтронные звезды» (PDF) . Государственный университет Огайо . Проверено 3 мая 2007 года .
  7. ^ Ричмонд, Майкл. «Поздние стадии эволюции маломассивных звезд» . Рочестерский технологический институт . Проверено 4 августа 2006 года .
  8. ^ Олкок, Чарльз; Allsman, Robyn A .; Алвес, Дэвид; Axelrod, Tim S .; Беккер, Эндрю С .; Беннет, Дэвид; и другие. (1999). «Барионная темная материя: результаты исследований микролинзирования». В Третьем симпозиуме Стромло: Галактический гало . 165 : 362. Bibcode : 1999ASPC..165..362A .
  9. ^ "Белые карлики возрастом 12 миллиардов лет всего в 100 световых годах от нас" . spacedaily.com . Норман, Оклахома. 16 апреля 2012 . Проверено 10 января 2020 года .
  10. ^ a b c Адамс, Фред С. и Лафлин, Грегори (апрель 1997 г.). «Умирающая Вселенная: долгосрочная судьба и эволюция астрофизических объектов». Обзоры современной физики . 69 (2): 337–372. arXiv : astro-ph / 9701131 . Bibcode : 1997RvMP ... 69..337A . DOI : 10.1103 / RevModPhys.69.337 . S2CID 12173790 . 
  11. ^ Таблица 10.2, Барроу, Джон Д .; Типлер, Фрэнк Дж. (1986). Антропный космологический принцип, 1-е издание 1986 г. (пересмотрено в 1988 г.) . Издательство Оксфордского университета . ISBN 978-0-19-282147-8. LCCN  87028148 .
  12. ^ Каплан, ME (2020). «Сверхновая звезда черного карлика в далеком будущем». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 497 (4): 4357–4362. arXiv : 2008.02296 . Bibcode : 2020MNRAS.497.4357C . DOI : 10.1093 / MNRAS / staa2262 . S2CID 221005728 .