Белый карлик

Бе́лые ка́рлики — звёзды, состоящие из электронно-ядерной плазмы, лишённые источников термоядерной энергии и слабо светящиеся благодаря своей тепловой энергии, постепенно остывая и краснея.

Ближайший известный белый карлик — Сириус B, находящийся на расстоянии в 8,6 световых лет. Предполагается, что среди ста ближайших к Солнцу звёздных систем белыми карликами являются восемь звёзд. В настоящее время белые карлики составляют, по разным оценкам, от 3 до 10 % звёздного населения нашей галактики (неопределённость оценки обусловлена трудностью наблюдения удалённых белых карликов из-за их малой светимости).

Белые карлики образуются в процессе эволюции звёзд, чья масса недостаточна для превращения в нейтронную звезду, а именно не превышает около 10 масс Солнца, каковых в нашей галактике более 97 % от общего количества. Когда звезда главной последовательности малой или средней массы заканчивает превращение водорода в гелий, она расширяется, становясь красным гигантом. Красный гигант поддерживается термоядерными реакциями превращения гелия в углерод и кислород. Если масса красного гиганта оказывается недостаточной для подъёма температуры ядра до уровня, необходимого для термоядерных реакций с участием полученного углерода, происходит его накопление в ядре звезды, вместе с кислородом. Звезда сбрасывает внешнюю оболочку, формируя планетарную туманность, а бывшее ядро звезды становится белым карликом, состоящим из углерода и кислорода.

В зависимости от исходной массы звезды, термоядерные реакции также могут остановиться на гелии (для звёзд с очень малой массой, характерных для двойных звёздных систем) или на неоне (для звёзд массой от 8 до 10,5 солнечных), что приведёт к образованию белых карликов, состоящих соответственно из гелия или кислорода, неона и магния.

Сформировавшиеся белые карлики представляют собой компактные звёзды с массами, сравнимыми или большими, чем масса Солнца, но с радиусами в 100 раз меньшими и, соответственно, болометрическими светимостями в ~10 000 раз меньше солнечной. Средняя плотность вещества белых карликов в пределах их фотосфер 105—109 г/см³, что почти в миллион раз выше плотности звёзд главной последовательности.

Источник: Википедия

Упоминания в литературе

Но такой путь эволюции могут проделать только звезды, у которых массы, оставшиеся после сброса оболочки, не слишком велики, например не больше 1,2 солнечной массы. Звезды, у которых оставшаяся масса находилась в пределах 1,2–2,5 солнечных масс, как показывают надежные теоретические расчеты, не могут образовать устойчивую конфигурацию белого карлика. Они катастрофически быстро сжимаются до ничтожных размеров порядка 10 км, причем их средняя плотность достигает 1015 г/см3, что превышает плотность атомного ядра. Как показывают специальные теоретические исследования, вещество таких звезд состоит из чрезвычайно плотно «упакованных» нейтронов, ибо свободные электроны как бы «вдавливаются» в протоны. Именно поэтому такие объекты получили название «нейтронных звезд». Расчеты показывают, что первоначальная температура поверхности у нейтронных звезд около 1 млрд К. В дальнейшем нейтронная звезда будет быстро остывать, а температура ее поверхности – быстро падать.

Иосиф Шкловский, Вселенная, жизнь, разум, 2006

Звезды образуются из газовых облаков, состоящих главным образом из водорода, благодаря действию гравитационных сил, притягивающих частицы газа друг к другу. Молодые звезды черпают свою энергию в термоядерных реакциях превращения водорода в гелий, протекающих в звездных недрах. Постепенно запас водорода иссякает, интенсивность термоядерных реакций ослабевает, и гелиевое ядро остывающей звезды начинает сжиматься. Дальнейшая эволюция звезды зависит от ее массы. Если эта масса меньше некоего критического значения, то через некоторое время сжатие звезды прекращается, и она становится так называемым белым карликом, состоящим из гелиевого ядра, окруженного водородной оболочкой.

Г. П. Шалаева, Кто есть кто в мире звезд и планет, 2009

Солнце имеет радиус около 696 000 км, масса его составляет примерно 2x1030 кг. Температура поверхности составляет 5800 К, а светимость (мощность солнечного излучения) – 3,86x1026 Дж/с. Расстояние от Земли до Солнца составляет примерно 150 млн км, свет проходит его за 8 минут с небольшим. На небе Солнце имеет угловой размер около половины градуса. Возраст Солнца равен примерно 4,6 млрд лет, а полная продолжительность его жизни составляет около 12 млрд лет. В конце своего пути, пройдя стадию красного гиганта и «горения» гелия в ядре, наша звезда станет углеродно-кислородным белым карликом.

Сергей Попов, Вселенная. Краткий путеводитель по пространству и времени: от Солнечной системы до самых далеких галактик и от Большого взрыва до будущего Вселенной, 2018

Наша Вселенная уже почти 14 миллиардов лет развивается в нечто, воспринимаемое как безгранично объемное и сложное. Вся Вселенная пронизана бесконечным количеством взаимодействий, обменов, сигналов. Её всю пронизывают поля разной природы. Любая частица известной нам материи не является абсолютно свободной вещью «в себе» она всегда находится в физических полях (вроде магнитного или гравитационного), на наблюдаемую материю вселенной оказывает влияние непознанные еще наукой «темная материя» и «темная энергия». Эти влияния сказываются не только на относительном движении объектов (галактик, пылевых скоплений, звезд, планет, атомов, частиц), но на качестве объектов их составляющих. Космос изменяется, в нем постоянно происходят трансформации. Сталкиваются и пожирают друг друга звезды и галактики, стареют и взрываются звезды, образуя белые карлики и черные дыры, из туманностей возникают новые звезды и планетные системы. Благодаря звездному ядерному синтезу непрерывно изменяется химический состав вселенной.

Владимир Коляда, Аз есмь. Поля Гермеса, 2017

С помощью Космической рентгеновской обсерватории «Чандра» удалось получить удивительную высокоэнергетичную панораму центральных областей нашей Галактики Млечный Путь. На этом кадре размером 400 х 900 световых лет, составленном из нескольких снимков, можно увидеть сотни белых карликов, нейтронных звезд и черных дыр, плавающих в раскаленном тумане из газа с температурой много миллионов градусов.

Стивен Хокинг, Теория всего. От сингулярности до бесконечности: происхождение и судьба Вселенной, 2006

Белые карлики не светятся сами по себе, так как у них внутри нет никаких ядерных процессов. Но все-таки «трупы» звезд светятся. Почему? Свечение белых карликов объясняется очень просто: свечение происходит за счет медленного остывания. Ученый, индийский физик Раман Чандрасекара высчитал массу белого карлика, которую он не может превышать. Согласно Чандрасекаре, масса данного небесного тела равна примерно 1,4 массы Солнца.

С. П. Филин, Концепции современного естествознания

Попадание «струны» в облако газа вызвало сверхбыстрый скачок плотности облака, и рядом с центральной звездой – белым карликом, оставшимся от сбросившего внешние слои красного гиганта, образовалась растущая «чёрная дыра», поглощающая газ и пыль. В скором будущем она обещала захватить и саму звезду-карлик.

Василий Головачёв, Нечеловеческий фактор, 2013