Самый крупный из генералов таноса, Чёрный Карлик кажется более обычным (в плане сил) из генералов Таноса, так как из особых способностей у него лишь сверхсила и непробиваемая кожа. В качестве оружия Чёрный Карлик иногда носит огромную (почти с него размером) булаву.
Во время поисков своего сына, Тейна, Танос послал своих генералов к иллюминатам. Чёрный Карлик отправился в ваканду, где получил хороший отпор от Чёрных Понтер: Т"чаллы и Шури.
После проигрыша Чёрный Карлик просил пощады у Таноса, но безумный титан впечатал его лицом в пол.
После победы над строителями Мстители отправились освобождать Землю. Танос же оставил Чёрного Карлика на Титане, куда отправилась часть команды земных героев и Межгалактический совет в лице Кл"рта - Суперскрулла, Ронана - Обвинителя,Гладиатора и Аннигилуса. Чёрный Карлик рассчитывал победить их, что бы вновь завоевать уважение Таноса. Перед сражением Чёрный карлик убивает одного из своих солдат, за то, что тот упомянул его позор в Ваканде.
Когда герои пришли, Чёрный Карлик раскидал большенство Мстителей за исключением Шанг-Чи, который был готов боится с генералом один на один. Злодей был впечатлён храбростью мастера кунг-фу, когда между ними завязался диалог:
Чёрный Карлик: - Почему ты ещё на ногах?
Шанг-Чи: - Падает... Падает ли дерево...от дуновения ветра?
Чёрный Карлик: - Хмфф! Ты красиво умираешь, человек. Но смерть есть смерть, не так ли? Прощай.
Но в тот момент прибыл межгалактический совет, и гладиатор спасает Шанг-Чи атакуя Чёрного Карлика и уничтожив его булаву. Между генералом Таноса и межгалактическим советом начинается стычка. В итоге Ронан с криком, что Чёрного Карлика пора осудить, раздавил ему череп, тем самым убив.
Белые карлики - звезды, имеющие большую массу (порядка солнечной) и малый радиус (радиус Земли), что менее предела Чандрасекара для выбранной массы, являющиеся продуктом эволюции красных гигантов. Процесс производства термоядерной энергии в них прекращен, что приводит к особым свойствам этих звезд. Согласно различным оценкам, в нашей Галактике их количество составляет от 3 до 10 % всего звездного населения.
В 1844 году немецкий астроном и математик Фридрих Бессель при наблюдении обнаружил небольшое отклонение звезды от прямолинейного движения, и сделал предположение о наличии у Сириуса невидимой массивной звезды-спутника.
Его предположение было подтверждено уже в 1862 году, когда американский астроном и телескопостроитель Альван Грэхэм Кларк, занимаясь юстировкой самого крупного в то время рефрактора, обнаружил возле Сириуса неяркую звезду, которую впоследствии окрестили Сириус Б.
Белый карлик Сириус Б имеет низкую светимость, а гравитационное поле воздействует на своего яркого компаньона довольно заметно, что свидетельствует о том, что у этой звезды крайне малый радиус при значительной массе. Так впервые был открыт вид объектов, названный белыми карликами. Вторым подобным объектом была звезда Маанена, находящаяся в созвездии Рыб.
Механизм образования
Белые карлики представляют собой конечную стадию эволюции небольшой звезды с массой, сравнимой с массой Солнца. В каком случае они появляются? Когда в центре звезды, например, как наше Солнце, выгорает весь водород, ее ядро сжимается до больших плотностей, тогда как внешние слои сильно расширяются, и, сопровождаясь общим потускнением светимости, звезда превращается в красного гиганта. Пульсирующий красный гигант затем сбрасывает свою оболочку, поскольку внешние слои звезды слабо связаны с центральным горячим и очень плотным ядром. Впоследствии эта оболочка становится расширяющейся планетарной туманностью. Как видите красные гиганты и белые карлики очень тесно взаимосвязаны.
Сжатие ядра происходит до крайне малых размеров, но, тем не менее, не превышает предела Чандрасекара, то есть верхний предел массы звезды, при котором она может существовать в виде белого карлика.
Виды белых карликов
Спектрально их разделяют по двум группам. Излучение белого карлика делят на наиболее распространенный «водородный» спектральный класс DA (до 80 % от общего количества), в котором отсутствуют спектральные линии гелия, и более редкий «гелиевый белый карлик» тип DB, в спектрах звезд которого отсутствуют водородные линии.
Американский астроном Ико Ибен предложил различные сценарии их происхождения: в виду того, что горение гелия в красных гигантах неустойчиво, периодически развивается слоевая гелиевая вспышка. Он удачно предположил механизм сброса оболочки в разные стадии развития гелиевой вспышки - на ее пике и в период между двумя вспышками. Образование его зависит от механизма сброса оболочки соответственно.
Вырожденный газ
До того как Ральф Фаулер в 1922 году в своей работе «Плотная материя» дал объяснение характеристикам плотности и давления внутри белых карликов, высокая плотность и физические особенности такого строения казались парадоксальными. Фаулер предположил, что в отличие от звезд главной последовательности, для которых уравнение состояния описывается свойствами идеального газа, в белых карликах оно определяется свойствами вырожденного газа.
График зависимости радиуса белого карлика от его массы. Обратите внимание: ультрарелятивистский предел ферми-газа совпадает с пределом Чандрасекара
Вырожденный газ образуется, когда расстояние между его частицами становится меньше волны де-Бройля, а значит, что на его свойствах начинают сказываться квантово-механические эффекты, вызванные тождественностью частиц газа.
В белых карликах, из-за огромных плотностей, оболочки атомов разрушаются под силой внутреннего давления, и вещество становится электронно-ядерной плазмой, причем электронная часть описывается свойствами вырожденного электронного газа, аналогичными поведению электронов в металлах.
Среди них наиболее распространены углеродно-кислородные с оболочкой, состоящей из гелия и водорода.
Статистически радиус белого карлика сравним с радиусом Земли, а масса варьируется от 0,6 до 1,44 солнечных масс. Поверхностная температура находится в пределах - до 200 000 К, что также объясняет их цвет.
Ядро
Основной характеристикой внутреннего строения является очень высокая плотность ядра, в котором гравитационное равновесие обуславливается вырожденным электронным газом. Температура в недрах белого карлика и гравитационное сжатие уравновешивается давлением вырожденного газа, что обеспечивает относительную устойчивость диаметра, а его светимость, в основном, происходит за счет остывания и сжатия внешних слоев. Состав зависит насколько успела проэволюционировать материнская звезда, в основном это углерод с кислородом и небольшие примеси водорода и гелия, которые превращаются в вырожденный газ.
Эволюция
Гелиевая вспышка и сброс внешних оболочек красным гигантом продвигает звезду по диаграмме Герцшпрунга-Рассела, обуславливая его превалирующий химический состав. Жизненный цикл белого карлика, после этого, остается стабилен до самого своего остывания, когда звезда теряет свою светимость и становится невидимой, входя в стадию так называемого «черного карлика», — конечный результат эволюции, хотя в современной литературе этот термин используется все реже.
Перетекание вещества со звезды на белый карлик, который из за низкой светимости не виден
Присутствие рядом звездных компаньонов продляет их жизнь из-за падения вещества на поверхность через формирование аккреционного диска. Особенности аккреции вещества в парных системах могут приводить к накоплению вещества на поверхности белых карликов, что в результате приводит к взрыву новой или сверхновой звезды (в случае особо массивных) типа Ia.
Взрыв сверхновой в представлении художника
В случае если в системе «белый карлик - красный карлик» аккреция нестационарна, результатом может быть своеобразный взрыв белого карлика (например U Gem (UG)) или же новоподобных переменных звезд, взрыв которых носит катастрофический характер.
Остаток сверхновой SN 1006 — представляет собой взорвавшейся белый карлик, который находился в двойной системе. Он постепенно захватывал вещество звезды-компаньона и возрастающая масса спровоцировала термоядерный взрыв, который разорвал карлика
Положение на диаграмме Герцшпрунга-Рассела
На диаграмме они занимают левую нижнюю часть, принадлежа ветви звезд, покинувших главную последовательность из состояния красных гигантов.
Здесь находится область горячих звезд с низкой светимостью, которая является второй по численности среди звезд наблюдаемой Вселенной.
Спектральная классификация
Множество Белых карликов в шаровом скоплении М4, снимок Хаббла
Они выделены в особый спектральный класс D (от английского Dwarfs - карлики, гномы). Но в 1983 году Эдвард Сион предложил более точную классификацию, которая учитывает различия их спектров, а именно: D (подкласс) (спектральная особенность) (температурный индекс).
Существуют следующие подклассы спектров DA, DB, DC, DO, DZ и DQ, которые уточняют наличие или отсутствие линий водорода, гелия, углерода и металлов. А спектральные особенности P, H, V и X уточняют наличие или отсутствие поляризации, магнитного поля при отсутствии поляризации, переменность, пекулярность или неклассифицируемость белых карликов.
- Какой ближайший белый карлик к Солнцу? Ближайший это звезда ван Маанена, которая представляет собой тусклый объект находящийся всего в 14,4 световых лет от Солнца. Она расположена в центре созвездия Рыб.
Звезда ван Маанена — самый близкий, одиночный белый карлик
Звезда ван Маанена является слишком слабой, чтобы мы смогли ее увидеть невооруженным глазом, ее звездная величина 12,2. Однако если рассматривать белый карлик в системе со звездой, то ближайшим является Сириус Б, удаленный от нас на расстояние 8.5 световых лет. Кстати, самый известный белый карлик это Сириус Б.
Сравнение размеров Сириуса В и Земли
- Самый большой белый карлик располагается в центре планетарной туманности М27 (NGC 6853), которая больше известна как туманность Гантель. Она находится в созвездии Лисички, на расстоянии около 1360 световых лет от нас. Ее центральная звезда больше, чем любой другой известный белый карлик, на данный момент.
- Самый маленький белый карлик имеет неблагозвучное название GRW +70 8247 и находится примерно в 43 световых лет от Земли в созвездии Дракона. Его звездная величина около 13 и виден он только через большой телескоп.
- Срок жизни белого карлика зависит от того, как медленно он будет остывать. Иногда на его поверхности накапливается достаточно газа и он превращается в сверхновую типа Ia. Продолжительность жизни весьма велика - миллиарды лет, а точнее 10 в 19 степени и даже больше. Большая продолжительность жизни связана с тем, что они очень медленно остывают и у них есть все шансы дожить до конца Вселенной. А время остывания пропорционально четвертой степени температуры.
- Среднестатистический белый карлик размеры имеет в 100 раз меньше чем наше Солнце, а при плотности 29000 кг/кубический сантиметр, вес 1 кубического см равняется 29 тоннам. Но стоит учитывать, плотность может варьировать в зависимости от размеров, от 10*5 до 10*9 г/см3.
- Наше Солнце в конечной стадии превратится в белый карлик. Как бы грустно это не звучало, но масса нашей звезды не позволяет ей превратиться в нейтронную звезду или черную дыру. Солнце превратится в белого карлика и будет в таком виде существовать еще миллиарды лет.
- Как превращается звезда в белый карлик? В основном все зависит от массы, давайте рассмотрим на примере нашего Солнца. Пройдет еще несколько миллиардов лет и Солнце начнет увеличиваться в размерах, превращаясь в красного гиганта, связанно это с тем, что весь водород выгорит в его ядре. После того, как водород выгорит начнется реакция синтеза гелия и углерода.
В результате этих процессов звезда становится нестабильной и возможно образование звездных ветров. Так как реакции горения более тяжелых элементов чем гелий, приводят к большему выделению тепла. При синтезе гелия, некоторым участкам, расширившейся внешней оболочки Солнца, удастся оторваться и вокруг нашей звезды сформируется планетарная туманность. В результате от нашей звезды в конечном итоге останется одно ядро и когда Солнце превратится в белый карлик в нем уже прекратятся реакции ядерного синтеза.
- Планетарная туманность, которая образуется в результате расширения и сброса своих внешних оболочек часто очень ярко светится. Причина заключается в том, что оставшееся от звезды ядро (считай белый карлик) остывает очень медленно, а высокая температура поверхности в сотни тысяч и миллионы градусов по Кельвину, излучает, в основном, в далеком ультрафиолете. Газы туманности поглощая эти УФ кванты, переизлучают их в видимой части света, попутно поглотив часть энергии кванта и светят очень ярко, в отличии от остатка, который в видимом диапазоне очень тусклый.
Ответы на вопросы
- Чем отличается белый карлик от ? Вся эволюция звезды основывается на первоначальной ее массе, от этого параметра и будет зависть ее светимость, продолжительность жизни и во что она превратится в конце. Для звезды массой 0,5-1,44 солнечной, жизнь закончится тем, что звезда расширится и превратится в красного гиганта, который сбросив свои внешние оболочки образует планетарную туманность оставит после себя лишь одно ядро, состоящее из вырожденного газа.
Это упрощенный механизм того, как образуется белый карлик. Если масса звезды больше 1,44 массы Солнца (так называемый предел Чандрасекара, при котором звезда может существовать как белый карлик. Если масса будет превышать его, то она станет нейтронной звездой.), то звезда израсходовав весь водород в ядре начинает синтез более тяжелых элементов, вплоть до железа. Дальнейший синтез элементов, которые тяжелее железа, невозможен т.к. требует больше энергии чем выделяется в процессе синтеза и ядро звезды коллапсирует в нейтронную звезду. Электроны срываются с орбит и падают в ядро, там сливаются с протонами и в итоге образуются нейтроны. Нейтронное вещество весит в сотни и миллионы раз больше чем любое другое.
- Отличие белого карлика и пульсара. Все те же самые отличия что и в случае с нейтронной звездой, только стоит учитывать, что пульсар (а это и есть нейтронная звезда) еще и очень быстро вращается, десятки раз в секунду, а период вращения белого карлика составляет, на примере звезды 40 Eri B, 5 часов 17 минут. Разница ощутима!
Пульсар PSR J0348 +0432 — нейтронная звезда и белый карлик
- Из-за чего светятся белые карлики? Так термоядерные реакции уже не происходят все имеющееся излучение это тепловая энергия, так почему они светятся? По сути он медленно остывает, как раскаленное железо, которое сперва ярко белое, а затем краснеет. Вырожденный газ очень хорошо проводит тепло из центра и он остывает на 1% за сотни миллионов лет. Со временем остывание замедляется и он может просуществовать триллионы лет.
- Во что превращаются белые карлики? Возраст Вселенной слишком мал, для того чтобы могли образоваться, так называемые, черные карлики, конечной стадия эволюции. Так что видимых подтверждений у нас пока нет. На основе расчетов его остывания мы знаем лишь одно, что их продолжительность жизни, имеет поистине огромную, превышающую возраст Вселенной (13,7 млрд. лет) и теоретически составляющую триллионы лет.
- Существует ли белый карлик с сильным магнитным полем как у нейтронной звезды? Некоторые из них обладают мощными магнитными полями, гораздо сильнее, чем любые созданные нами на Земле. Например, сила магнитного поля на поверхности Земли составляет всего от 30 до 60 миллионных долей тесла, в то время как напряженность магнитного поля белого карлика может достигать 100 000 тесла.
Но нейтронная звезда, обладает поистине сильным магнитным полем - 10*11 Тл и называется магнетаром! На поверхности некоторых магнетаров могут образовываться толчки, которые формируют колебания в звезде. Эти колебания часто приводят к огромным выбросам гамма-излучения магнетаром. Так, например, магнетар SGR 1900+14, который находится на расстоянии на 20 000 световых лет, в созвездии Орла, взорвался 27 августа 1998 г. Мощная вспышка гамма излучения была настолько сильной, что заставила выключить аппаратуру космического аппарата NEAR Shoemaker в целях ее сохранения.
Научно-популярный фильм о героях нашей статьи
Чёрные ка́рлики - остывшие и вследствие этого не излучающие (или слабоизлучающие) в видимом диапазоне белые карлики . Представляют собой конечную стадию эволюции белых карликов в отсутствие аккреции .
В настоящее время в астрономической литературе термин «чёрный карлик», как правило не используется, такие объекты именуются белыми карликами (WD).
Массы чёрных карликов, подобно массам белых карликов, ограничиваются сверху пределом Чандрасекара , нижний предел массы определяется скоростью эволюции звёзд главной последовательности в белые карлики и скоростью последующего остывания.
Современные модели (2006 г.) остывания белых карликов предсказывают, что белые карлики, образованные при эволюции первого поколения звёзд (возраст ≈13 миллиардов лет) должны в настоящее время иметь температуры фотосферы ≈3200 K и блеск в ≈16 абсолютных звёздных величин , то есть быть весьма тусклыми объектами и рассматриваются в качестве одних из кандидатов-компонентов скрытой массы , входящей в состав массивных компактных объектов галактических гало (MACHO) . Одним из примеров таких «остывших» объектов является белый карлик WD 0346+246 с температурой поверхности 3900 K .
Чёрные карлики, как и массивные коричневые карлики , находятся в состоянии гидростатического равновесия, поддерживаемого давлением вырожденного электронного газа их недр.
См. также
Напишите отзыв о статье "Чёрный карлик"
Примечания
Ссылки
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Отрывок, характеризующий Чёрный карлик
Действительно, только открытие кампании задержало Ростова и помешало ему приехать – как он обещал – и жениться на Соне. Отрадненская осень с охотой и зима со святками и с любовью Сони открыли ему перспективу тихих дворянских радостей и спокойствия, которых он не знал прежде и которые теперь манили его к себе. «Славная жена, дети, добрая стая гончих, лихие десять – двенадцать свор борзых, хозяйство, соседи, служба по выборам! – думал он. Но теперь была кампания, и надо было оставаться в полку. А так как это надо было, то Николай Ростов, по своему характеру, был доволен и той жизнью, которую он вел в полку, и сумел сделать себе эту жизнь приятною.Приехав из отпуска, радостно встреченный товарищами, Николай был посылал за ремонтом и из Малороссии привел отличных лошадей, которые радовали его и заслужили ему похвалы от начальства. В отсутствие его он был произведен в ротмистры, и когда полк был поставлен на военное положение с увеличенным комплектом, он опять получил свой прежний эскадрон.
Началась кампания, полк был двинут в Польшу, выдавалось двойное жалованье, прибыли новые офицеры, новые люди, лошади; и, главное, распространилось то возбужденно веселое настроение, которое сопутствует началу войны; и Ростов, сознавая свое выгодное положение в полку, весь предался удовольствиям и интересам военной службы, хотя и знал, что рано или поздно придется их покинуть.
Войска отступали от Вильны по разным сложным государственным, политическим и тактическим причинам. Каждый шаг отступления сопровождался сложной игрой интересов, умозаключений и страстей в главном штабе. Для гусар же Павлоградского полка весь этот отступательный поход, в лучшую пору лета, с достаточным продовольствием, был самым простым и веселым делом. Унывать, беспокоиться и интриговать могли в главной квартире, а в глубокой армии и не спрашивали себя, куда, зачем идут. Если жалели, что отступают, то только потому, что надо было выходить из обжитой квартиры, от хорошенькой панны. Ежели и приходило кому нибудь в голову, что дела плохи, то, как следует хорошему военному человеку, тот, кому это приходило в голову, старался быть весел и не думать об общем ходе дел, а думать о своем ближайшем деле. Сначала весело стояли подле Вильны, заводя знакомства с польскими помещиками и ожидая и отбывая смотры государя и других высших командиров. Потом пришел приказ отступить к Свенцянам и истреблять провиант, который нельзя было увезти. Свенцяны памятны были гусарам только потому, что это был пьяный лагерь, как прозвала вся армия стоянку у Свенцян, и потому, что в Свенцянах много было жалоб на войска за то, что они, воспользовавшись приказанием отбирать провиант, в числе провианта забирали и лошадей, и экипажи, и ковры у польских панов. Ростов помнил Свенцяны потому, что он в первый день вступления в это местечко сменил вахмистра и не мог справиться с перепившимися всеми людьми эскадрона, которые без его ведома увезли пять бочек старого пива. От Свенцян отступали дальше и дальше до Дриссы, и опять отступили от Дриссы, уже приближаясь к русским границам.
7. Черные карлики
Чёрные карлики — последняя стадия эволюции белого карлика , при которой он перестаёт излучать в видимом диапазоне. В настоящее время чёрные карлики относят к классу белых карликов, но с оговоркой, что это завершающая стадия его жизни. Для того, чтобы понять что такое чёрный карлик , нужно разобраться с понятием белый карлик .
Что же такое белый карлик и какова его природа?
Возьмём в качестве примера наше Солнце . В ходе термоядерной реакции на Солнце водород превращается в гелий, звезда медленно расширяется, становясь тяжелее. Со временем, когда водорода станет ещё меньше, а гелия больше, из последнего будут синтезироваться ещё более тяжёлые элементы, такие как углерод, кислород, железо. Солнце будет раздуваться, превращаясь в красного гиганта . Его внешние слои будут находиться далеко за орбитой Земли.
Когда масса светила станет критической, она взорвётся сверхновой, «скинув» внешние слои. При этом, массы нашего Солнца будет недостаточно для того, чтобы образовать чёрную дыру или стать нейтронной звездой. После взрыва Солнце станет белым карликом .
Сбросив часть массы, звезда становится неспособной продолжать процесс образования термоядерной энергии. Теперь белый карлик медленно остывает, постепенно переходя в разряд чёрных карликов . При этом, звезда является очень стабильной и будет находиться в этом состоянии очень долгое время.
Белые карлики (и чёрные карлики в том числе ) могут отличаться по своему составу, светимости, массе и по другим параметрам, но в общем все они являются звёздами, масса которых сопоставима с массой Солнца или немного больше, а их диаметр в десятки раз меньше солнечного. Свет таких звёзд гораздо тусклее, чем был ранее.
Ближайшим к Земле белым карликом является звезда ван Маанена , которая находится в 14,4 световых лет в созвездии Рыб. А, пожалуй, самым известным белым карликом считается звезда Сириус Б , которая является одной из звёзд звёздной системы Сириус . Масса звезды Сириус Б приблизительно равна солнечной, это делает звезду одной из самых больших звёзд среди белых карликов.
Каждый из нас порой смотрит в небо, на мириады мерцающих звёзд, и задаётся вопросом «Что же скрывает космос?». Вполне естественно мечтать о том, что находится далеко за пределами нашей досягаемости. Возможно, в какой-то солнечной системе, расположенной далеко от нас, другой вид живых существ смотрит на наше Солнце, которое с их перспективы является лишь маленькой точкой в небе, и гадает, какие же тайны скрываются за ней.
Несмотря на все попытки, мы никогда до конца не поймём все, что скрывает космология, но это не уменьшает нашего желания и стараний познать как можно больше. В этом списке собраны десять увлекательных типов звёзд: некоторые из них уже хорошо известны, а о некоторых учёные только строят гипотезы.
10. Гипергигант
Довольно скучный тип звёзд, по сравнению с остальными звёздами в этом списке, он был включён сюда только из-за его размера. Для нас трудно представить, насколько на самом деле огромны эти монстры, но радиус самой большой звезды, известной науке на сегодняшний день (NML Cygni) в 1 650 раз больше радиуса нашего солнца, и составляет 7,67 астрономических единиц (1 147 415 668,296 километров). Для сравнения, орбита Юпитера находится на расстоянии 5,23 астрономических единиц от нашего солнца, а орбита Сатурна на 9,53 астрономических единиц. Из-за своих огромных размеров, большинство гипергигантов живут в лучшем случае, меньше, чем пару дюжин миллионов лет, перед тем как превратиться в сверхновые. Гипергигант Бетельгейзе (Betelgeuse), который находится в созвездии Ориона, должен превратиться в суперновую в течение следующих нескольких сотен тысяч лет. И когда он это сделает, он будет светить ярче, чем луна, больше года, а также будет виден в течение дня.
9. Гиперскоростная звезда
В отличие от всех других звёзд в этом списке, гиперскоростные звёзды в целом являются обычными звёздами, не обладающими какими-либо отличительными или интересными качествами, кроме того, что они мчатся сквозь пространство на безумных скоростях. Гиперскоростные звёзды, скорость которых достигает более 1.5-3 миллионов километров в час, появляются в результате того, что звёзды приближаются слишком близко к центру галактики - который отбрасывает звёзды на сверхвысоких скоростях. Все известные гиперскоростные звёзды в нашей галактике двигаются со скоростью, превышающей космическую более чем в два раза. Следовательно, в конечном итоге они полностью вылетят из галактики и будут дрейфовать в темноте на протяжении всей своей жизни.
8. Цефеиды
К Цефеидам или же к пульсирующим переменным звёздам, относятся звёзды, масса которых превышает массу нашего солнца в 5-20 раз. Эти звёзды регулярно увеличиваются и уменьшаются в размере, что создаёт впечатление пульсации. Цефеиды расширяются из-за неимоверно сильного давления внутри их плотных ядер, но как только они расширяются, давление спадает, и они опять съёживаются. Этот цикл расширений и съёживаний продолжается на протяжении всей их жизни, пока звезда не перестаёт существовать.
7. Чёрный карлик
Если звезда слишком мала для того, чтобы стать нейтронной или просто взорваться в суперновую, она, в конце концов, превращается в белого карлика - неимоверно плотную и тусклую звезду, которая израсходовала всё своё топливо и в ядре которой больше не идёт деление атомного ядра при цепной реакции. Зачастую, белые карлики, размер которых не превышает размер Земли, медленно остывают путём электромагнитного излучения. После очень долгого времени, белые карлики, наконец, совсем перестают излучать свет и тепло - становясь, таким образом, той звездой, которую учёные и называют чёрным карликом, и которая практически незаметна для наблюдателя. Переход в состояние чёрного карлика означает конец звёздной эволюции для многих звёзд. Считается, что на данный момент во вселенной не существует чёрных карликов, потому что для того, чтобы они образовались, требуется слишком много времени. Наше солнце дегенерирует в чёрного карлика приблизительно через 14,5 миллиардов лет.
6. Оболочечные звёзды
Когда люди думают о звёздах, они представляют себе огромные обжигающие сферы, плавающие в пространстве. На самом деле, из-за центробежной силы, большинство звёзд немного сплюснутые или плоские у полюсов. Для большинства звёзд это сплющивание достаточно незначительное, чтобы не обращать на него никакого внимания, но в звёздах некоторых пропорций, которые вращаются на дикой скорости, это сплющивание настолько сильное, что придаёт им форму мяча для регби. Из-за своих высоких вращательных скоростей, эти звёзды также отбрасывают огромные количества материи вокруг своих экваторов, создавая вокруг себя «оболочку» газа - формируя, таким образом, оболочечную звезду. На изображении выше, та белая, немного прозрачная масса, которая окружает приплюснутую звезду Ахернар (Альфа Эридана) и является «оболочкой».
5. Нейтронная звезда
Как только звезда становится суперновой, от неё обычно остаётся только нейтронная звезда. Нейтронные звёзды очень маленькие и очень плотные шары, состоящие из (как вы уже догадались) нейтронов. Во много раз плотнее, чем ядро атома, и размером меньше дюжины километров в диаметре, нейтронные звёзды действительно представляют собой замечательный продукт физики.
Из-за чрезвычайной плотности нейтронных звёзд, любой атом, который вступает в контакт с их поверхностью, практически моментально разрывается на части. Все не нейтронные субатомные частицы сначала распадаются на свои постоянные кварки, а затем «переформировываются» в нейтроны. В результате этого процесса высвобождается огромное количество энергии, которой настолько много, что в результате столкновения нейтронной звезды с астероидом среднего размера, произошёл бы взрыв гамма-излучения с высвобождением гораздо большего количества энергии, чем наше солнце смогло бы выработать за всё время своего существования. Уже только по одной этой причине, любая нейтронная звезда, находящаяся недалеко от нашей солнечной системы (на расстоянии нескольких сотен световых лет) представляет собой вполне реальную угрозу уничтожения Земли выбросом смертельной радиации.
4. Звезда тёмной энергии
Из-за многих проблем связанных с нашим текущим пониманием чёрных дыр, особенно в отношении квантовой механики, много альтернативных теорий было выдвинуто для объяснения наших наблюдений.
Одной из этих теорий является теория о звезде тёмной материи. Существует теория, что когда огромная звезда разрушается, она превращается не в чёрную дыру, а в пространственно-временную, мутирующую тёмную материю. Из-за квантовой механики, эта звезда должна обладать довольно уникальным свойством: за пределами своего горизонта событий она должна притягивать всю материю, в то время как внутри, вне своего горизонта событий, она будет отторгать всю материю. В теории это происходит потому, что тёмная материя обладает «негативной» силой тяготения, которая отталкивает всё, что приближается к ней, точно так же, как одинаковые полюса магнита отталкиваются друг от друга.
Кроме того, в соответствии с этой теорией, как только электрон проходит через горизонт событий звезды тёмной энергии, он превращается в позитрон, также известный как антиэлектрон, и отбрасывается. Когда эта античастица сталкивается с нормальным электроном, они взаимно уничтожаются, образуя при этом небольшой выброс энергии. Считается, что этот процесс, в крупном масштабе, способен объяснить огромное количество радиации, которая выбрасывается из центра галактик - именно оттуда, где по альтернативным теориям и располагаются чёрные дыры.
По большей части - легче всего представлять звезду тёмной энергии в виде чёрной дыры, которая отбрасывает материю и не обладает сингулярностью.
3. Железная звезда
Звёзды создают более тяжёлые элементы с помощью ядерного синтеза - процесса, в ходе которого более лёгкие элементы сливаются для образования более тяжёлых элементов. В результате этого процесса происходит высвобождение энергии. Чем тяжелее элемент, тем меньше энергии высвобождается при его слиянии. Типичным путём преобразования элементов для звёзд считается следующий: водород преобразуется в гелий, затем гелий в углерод, углерод в кислород, кислород в неон, неон в кремний, а затем - в конечном итоге - кремний в железо. Для синтеза железа требуется больше энергии, чем высвобождается, поэтому железо является последней ступенью в любой стабильной реакции ядерного синтеза. Большинство звёзд умирает до того, как они начинают синтезировать углероды, но те из них, которые достигают этой ступени, или следующей за ней, обычно вскоре после этого взрываются в сверхновую.
Железная звезда, которая состоит полностью из железа, но, тем не менее, продолжает парадоксальный выброс энергии. Но каким же образом? С помощью туннельного эффекта. Туннельный эффект - феномен, при котором частица преодолевает барьер, который при обычных условиях она бы не смогла преодолеть. Например: если вы кинете мячик об стену, обычно он ударится об неё и отскочит. Однако, согласно квантовой механике, существует небольшой шанс, что мяч пролетит сквозь стену и ударится о человека, стоящего позади стены.
Это пример квантового туннелирования. Конечно, вероятность такого случая бесконечно мала, но на атомном уровне такое происходит достаточно часто - особенно в таких огромных объектах, как звёзды. Обычно, для того чтоб синтезировать железо, необходимо большое количество энергии, так как в нём присутствует некоторый барьер, предотвращающий синтез - это значит, что железо поглощает больше энергии, чем отдаёт. При туннельном эффекте железо может синтезироваться без того, чтобы поглощать энергию. Для облегчения понимания представьте два небольших мячика, катящихся навстречу друг другу, а при столкновении они вдруг становятся одним целым. Обычно такое слияние потребовало бы огромную энергию, но туннелирование позволяет производить его без энергии вообще.
Синтез железа через туннельный эффект, явление очень редкое, поэтому железная звезда должна была бы обладать невероятно большой массой, чтоб в ней постоянно проходила реакция ядерного синтеза. По этой причине, и потому что железо достаточно редкий элемент во Вселенной - считается, что до появления первой железной звезды пройдёт 1 квингентиллион лет (10 в 1503 степени).
2. Квази-Звезда
«Мерцай, мерцай, квази-звезда!
Далека ты, иль близка?
Так отлична от других,
Светом ослепляешь их.
Мерцай, мерцай, квази-звезда!
В мыслях, я с тобой всегда»
Георгий Антонович Гамов, «Квазар», 1964 год.
Гипергиганты - самые большие из звёзд, обычно превращаются в чёрные дыры, масса которых в десять раз больше массы нашего Солнца. Естественно возникает вопрос: откуда могут появляться сверхмассивные чёрные дыры в центре галактик, массой в миллиард звёзд? Ни одна обычная звезда не может быть настолько большой, чтоб породить такого монстра! Конечно, можно подумать, что чёрные дыры постепенно разрастаются, поглощая материю, но, вопреки широко распространённому мнению, это очень медленный процесс. Более того, большинство сверхмассивных чёрных дыр образовались в первые несколько миллиардов лет жизни нашей Вселенной, что не дало бы достаточного времени любой обычной чёрной дыре разрастись до тех монстров, которые можно увидеть сейчас. Согласно одной из теорий, первые звёзды третьего поколения, которые были больше нынешних гипергигантов и состоящие из гелия и водорода, быстро погибали и создавали огромные чёрные дыры, которые впоследствии соединялись в одну сверхмассивную чёрную дыру. Согласно другой, более вероятной, теории сверхмассивные чёрные дыры - «дети» квази-звёзд. В первый миллиард лет, во Вселенной передвигались огромные облака гелия и водорода. Если материя, содержащаяся в этих облаках, достаточно быстро сжималась - она могла породить большую звезду с небольшой чёрной дырой в центре - квази-звезду, яркостью в миллиард звёзд. Обычно такой сценарий бы привёл к образованию сверхновой звезды, после чего «оболочка» звезды и окружающая её материя вырвалась бы в окружающий космос. Но, если облако материи, окружающее звезду, достаточно большое и плотное, материя выдержит взрыв и начнёт поглощаться чёрной дырой. «Подкормленная» огромным объёмом материи чёрная дыра разрослась бы до огромных размеров за небольшой промежуток времени. В качестве примера: представьте, что у вас есть небольшая бомба, окруженная картоном. Если бомба взорвётся, как суперновая, картон улетит, а чёрная дыра, образовавшаяся в результате взрыва, не смогла бы поглотить материю. Но, если вместо картона будет толстый слой бетона, взрыв не смог бы сдвинуть стену, которую бы впоследствии смогла бы поглотить чёрная дыра.
1. Бозонная звезда
Во вселенной существуют два типа частиц: бозоны и фермионы. Самым простым отличием между ними является то, что фермионы являются частицами с полуцелым значением спина, в то время как бозонные частицы обладают целым значением спина. Все элементарные и составные частицы, такие как электроны, нейтроны и кварки являются фермионами, в то время как к бозонам относятся фотоны и глюоны. В отличие от фермионов, два или более бозона может находиться в одном месте.
Чтоб облегчить понимание: фермионы это здания, а бозоны это призраки. В одном месте может находиться одно здание, так как невозможно построить два здания на одном и том же месте, но тысячи призраков могут находиться в одном месте или здании, так как они нематериальны (у бозонов на самом деле есть масса, это всего-лишь пример). Количество бозонов в одном месте неограниченно. Все известные звёзды состоят из фермионов, но если существуют стабильные бозоны, обладающие некоторой массой, то гипотетически могут существовать и бозонные звёзды.
Учитывая, что гравитация зависит от массы, представьте, что может случиться, если существует такой тип частицы, что в одной точке пространства может сосуществовать бесконечное количество частиц такого типа. Вернувшись к нашему примеру - представьте, что каждый призрак обладает какой-то, даже небольшой массой, а теперь поместите миллиарды призраков в одну точку - получится точка, обладающая огромной массой, которая будет притягивать другие объекты своей огромной гравитационной силой. Таким образом, бозонные звёзды могут обладать бесконечной массой, сконцентрированной в бесконечной малой точке пространства. Согласно теориям, бозонные звёзды, если они существуют, расположены в центрах галактик.