новости космоса
2950 27
03 февраля 2021 09:09:54

Свет белых карликов рассказывает о судьбе их мертвых планетных систем

Астрономы разработали новый метод для поисков экзопланет – наблюдая их «перемолотые кости» в атмосферах белых карликов.

У поисков экзопланет, расположенных за пределами Солнечной системы, есть одно существенное ограничение – мы можем обнаружить лишь те планеты, которые существуют в настоящее время. Но возраст нашей Вселенной составляет свыше 13 миллиардов лет, и за это время в ней сменилось много поколений планетных систем.

К сожалению, когда звезда погибает, вместе с ней разрушаются и планеты. Особенно это касается массивных звезд, которые взрываются как сверхновые – в результате этих взрывов обычно происходит уничтожение всех планет в системе. Однако и гибель менее массивных звезд не несет для планет ничего хорошего.

В новом исследовании, тем не менее, астрономы под руководством Марка А. Холландса (Mark A. Hollands) показывают, что после гибели звезды не все свидетельства существования планетной системы исчезают с карты Галактики. Если в системе остаются планеты или их оголенные ядра, то гравитационное взаимодействие между ними может привести к тому, что осколки в конечном счете упадут на остатки родительской звезды. Эти остатки звезды, называемые белым карликом, почти полностью состоят из углерода и кислорода, окруженных плотной, но тонкой оболочкой из водорода и гелия. Естественно, любой объект, подошедший слишком близко, будет разорван на кусочки под действием экстремальной гравитации белого карлика, а его осколки упадут на поверхность звезды, где произойдет их перемешивание с водородом и гелием оболочек.

После попадания на звезду элементы, входившие в состав уничтоженного объекта, такие как литий и кальций, начинают излучать собственный свет с уникальными спектральными характеристиками, позволяющими произвести их однозначную идентификацию. Большинство белых карликов являются слишком горячими, и их яркий свет мешает разглядеть любое загрязнение. Однако недавняя миссия Gaia («Гея») помогла составить карты расположения десятков древних, холодных белых карликов, и астрономы обнаружили явные признаки «костей» планет в атмосферах этих звезд.

Проанализировав эти результаты, Холландс и команда нашли, что количества попавших на звезду «планетных элементов» хорошо соответствует количествам этих элементов в нашей собственной Солнечной системе. Это указывает на то, что планетные системы, подобные нашей собственной, существуют во Вселенной на протяжении очень долгого времени, отмечают авторы.

Исследование опубликовано на сервере препринтов arxiv.org.


(Добавил: Hot Temp)

комментарии
1
Geozlodey41 · 03-02-2021

"Естественно, любой объект, подошедший слишком близко, будет разорван на кусочки под действием экстремальной гравитации белого карлика"- что мешает планетам находиться на орбитах сколь угодно долго, и что может исказить их орбиты до высоко эллиптических?

2
Teddy49 · 03-02-2021

Во-первых, мистеру Марку Холландсу надо сменить фамилию на Нидерландса. Это будет политкорректно.
А если серьезно, то неужели планеты являются источником "тяжелых" элементов? То есть реально на планетах идут ядерные реакции в гигантских масштабах? А не являются ли тяжелые элементы продуктом других звезд? Тогда эти "кости" не от планет, извините.

3
Teddy49 · 03-02-2021

oyla.xyz/uploads/oylaarticle/period-table-f272d53604.jpg
Литий от слияния нейтронных звезд, ещё с БВ и умирающие звезды низкой массы. Кальций - взрыв массивных звезд и белых карликов.
И не один элемент ни имеет происхождением планеты!

4
Teddy49 · 03-02-2021

Разве несколько тонн оружейного плутония ...

5
ostman20 · 03-02-2021

Как они докажут, что карлик разорвал планету, а не изначально имел такой химический состав атмосферы? Соревнование за самую бестолковую теорию успешно продолжается.

6
3728 · 03-02-2021

Планеты у Белого Карлика вполне могут сохраниться или заново сформироваться после планетарной туманности. И светит БК достаточно долго. Вполне возможно, что там какие-нибудь крокодилы с коалами живут.

7
evgenika69 · 04-02-2021

За счет чего белый карлик остается белым карликом почему он не сжимается дальше?

8
viktorchibis54 · 04-02-2021

Teddy (к.3), хорошая картинка. Только я не понял, как считали проценты (что они означают)? И картинка содержит минимум две ошибки. Одна стилистическая – первая стадия (зелёненькая) должна называться не «Большой взрыв», а «первичный нуклеосинтез». Вторая ошибка содержательная – все элементы (а вернее все изотопы облака изотопов) были синтезированы в ходе первичного нуклеосинтеза из реликтовых нейтронов по схеме Гамова в соотношении, определяемым формулой 1/А^2 (по массе) , где А – атомный номер изотопа (суммарное количество протонов и нейтронов в ядре изотопа). Астрономы постоянно находят эти тяжелые изотопы элементов в газовых облаках первых галактик, уже до дистанции 13,42 млрд. св. лет (порядка 300 млн. лет от БВ). Безусловно запуск телескопа Джеймса Уэбба подтвердит это предсказание на красных смещениях, соответствующих диапазону 100 – 250 млн. лет от БВ, т.е. до взрыва самых первых сверхновых.
Это конечно не отменяет все другие, указанные на Вашей картинке ядерные процессы, в ходе которых происходит ядерная трансформация изотопов. (PS: Надо также отметить, что это не полный перечень ядерных процессов трансформации ядер). Каково соотношение тяжелых изотопов, образовавшихся в ходе первичного нуклеосинтеза, и образовавшихся в ходе реакций ядерной трансформации, теоретически должно быть порядка фифти-фифти. Исследование телескопа Джеймса Уэбба должно уточнить это соотношение.

9
Teddy49 · 04-02-2021

Электроны, которые в белых карликах выжаты из атомов, не могут упасть вниз из-за вырожденности состояния. По принципу Паули электроны не могут находиться в одном и том же состоянии. И все они заполняют лестницу уровней снизу вверх. Это и есть вырожденность.
*
Но это до определенной массы. Если масса превышена (например БК поедает соседа и его масса в определенный превышает предел массы) то он сжимается дальше до нейтронной звезды с мощной вспышкой. Это сверхновая.

10
Teddy49 · 04-02-2021

То есть белый карлик это один как бы атом, где в середине ядро из протонов и нейтронов, а сверху электроны. Но массовое число такого "атома" грандиозно.
Надо массу предела Чендрасекара поделить на массу протона. Это где-то 10^66. Это дециллион дециллионов.

11
3728 · 04-02-2021

К 10. Teddy. Да Вы Чо? Не... Наверно, в Белом Карлике не так. Вещество сжато настолько сильно, что расстояния между ядрами атомов, меньше их диаметров. Электроны, хотя бы верхних орбиталей, становятся общими. И вот, положительно заряженные ядра атомов плавают в электронном газе.

12
viktorchibis54 · 05-02-2021

«белый карлик это один как бы атом, где в середине ядро из протонов и нейтронов, а сверху электроны». – Teddy (к.10).
Как же бедные протоны без электронов в нейтроны превращаются?
Модель коллеги 37 правильнее. Из неё даже можно посчитать – какая часть массы превратится в НЗ, а какая будет выброшена взрывом в окружающее пространство.

13
Teddy49 · 05-02-2021

37 почти так. Только все электроны становятся общими. Для ионизации верхних электронов гелия достаточно энергии порядка 24 эВ, что соответствует температуре 250 000 К. Для полного отрыва нужно 75 эВ. У водорода внешний электрон внутренний же.
А вот когда электроны "проваливаются" в протоны и звезда держится уже на вырождении не электронов, а нейтронов, то и получается нейтронка.

14
Teddy49 · 05-02-2021

"положительно заряженные ядра атомов плавают в электронном газе."
Ура! Мы свидетели реинкарнации модели атома имени Томсона!

15
MP177 · 05-02-2021

> evgenika За счет чего белый карлик остается белым карликом почему он не сжимается дальше?
Ничего не разрушается если находится в равновесии. На какое то время белый карлик становится стабильным и живет спокойно дальше.

16
ostman20 · 05-02-2021

На какое то время белый карлик становится стабильным и живет спокойно дальше.
__________________________________________________________________
Почему на какое-то время? Он становится стабильным навсегда, до конца существования Вселенной. Только медленно остывает и постепенно угасает.

17
viktorchibis54 · 05-02-2021

Teddy, Вы опять своим к.10 подвигли меня ещё раз повнимательнее посмотреть на процесс взрыва сверхновых и образование НЗ. Не буду излагать все известные официальные варианты и вариации данных процессов (термоядерный взрыв тяжелых изотопов, гравитационный коллапс ядра, и т.д.), оттолкнусь от Вашей модели - «в середине ядро из протонов и нейтронов, а сверху электроны». Очевидно, что в данной модели ни о каком К-захвате электронов протонами и превращении их в нейтроны по схеме e(-) + p → n + (нейтрино) говорить не приходится. Каким же образом тогда идёт процесс нейтронизации? И тут я ещё раз обращаю внимание на тот момент, что в результате данного процесса все протоны и нейтроны должны трансформироваться в ЛЁГКИЕ нейтроны (нейтронную плазму). Очевидно (особенно мне), что в рамках одной ядерной реакции такая трансформация произойти не может. Поэтому речь надо вести о следующем комплексе ядерных реакций:
p → n + e(+) - процесс бета(+)_распада протонов в составе ядер,
n → p + e(-) - процесс бета(-)_распада нейтронов в составе ядер,
e(-) + e(+) → ɤ - аннигиляция электрона и позитрона,
нейтрино и антинейтрино в реакциях я условно опустил (хотя у них есть своя отдельная роль в данном процессе, называемая нейтринным охлаждением).
И череда этих реакций идёт до «переплавки» всех протонов и нейтронов ядра звезды в лёгкие нейтроны. Нетрудно посчитать, что в данных реакциях внутри ядра образуется избыток позитронов, который вылетает и аннигилирует с электронами Вашей электронной оболочки, ставя заключительную энергетическую точку в данном процессе нейтронизации. Вот такая совокупность ядерных реакций, на мой взгляд, наилучшим образом отражает процесс нейтронизации при взрыве сверхновых.

18
Teddy49 · 05-02-2021

А чем плох обычный электронный захват протоном с испусканием электронного нейтрино?

19
viktorchibis54 · 06-02-2021

Последовательный электронный захват заглотит необходимое количество электронов и превратит все протоны в нейтроны, но не обязательно лёгкие. Нейтроны при этом вообще останутся не тронутыми (не лёгкими). А именно лёгкие нейтроны дают наиболее плотную, регулярную, и стабильную структуру упаковки нейтронов в нейтронное вещество НЗ, с обеспечением максимально возможного «вмороженного» магнитного поля.
Можно ещё посчитать энергетику последовательности ядерных реакций захвата электронов (равной начальному количеству электронов). Я думаю, её будет недостаточно для покрытия энергии взрыва сверхновых. В предлагаемой схеме количество реакций бета-распада гораздо больше, а главную энергетическую составляющую дают реакции аннигиляции.

20
viktorchibis54 · 06-02-2021

Впрочем, любая другая модель ядра звезды (например, коллеги 37 в ком. 11) тоже подходят под эту схему. Но Ваша наиболее гиперболизована (как Вы это любите), и с ней было работать приятней.

21
viktorchibis54 · 06-02-2021

У этой схемы нейтронизации есть ещё одно важное следствие. Она индифферентна к составу изотопов, участвующих в реакции. Об этом видать «догадывались» физики-корифеи 50-х, когда настояли на снижении расчетной мощности при испытании известного изделия в два раза по сравнению с заданием. После этого испытания от испытания на 100% мощности отказались.

22
3728 · 06-02-2021

victorchibis, А вот, насколько легко затолкать электрон в ядро атома? Нейтроны вон - запросто входят и выходят при распаде трансурановых. Когда ядро перегружено протонами - электрон туда сам залетит. А в стабильный изотоп на большой скорости, известны такие ядерные реакции?

23
viktorchibis54 · 06-02-2021

37, не совсем понял вопроса. У 558-ми из 2971 изотопов электроны сами в ядро заскакивают (с разной вероятностью конечно). Это в нормальных условиях. Мы же говорим об особых условиях. Какие там факторы приводят к запуску механизма лопанья мю-симплов, до конца не ясно.

24
3728 · 06-02-2021

К 23. Ну, если искусственно создать высокую концентрацию электронов вокруг атома. Например: Мощный луч из электронной пушки по положительно заряженной мишени. Хотя, вряд ли...

25
viktorchibis54 · 06-02-2021

Созданием искусственных систем не занимаюсь. Пытаюсь понять и разгадать естественные.

26
Teddy49 · 06-02-2021

37 На электронный захват влияет плотность электронной функции ближе к центру ядра. Так что, возможно, электронная пушка простимулирует захват. Но вот насколько сильно не понятно. Там слабоизученное электрослабое взаимодействие. Каламбур, однако!
Можно почитать диссер 2018 года из Курчатника
www.nrcki.ru/files/pdf/Diss_TOA.pdf
Там в литобзоре кратко и внятно описываются эффекты и дается теория. Например, влияние магнитных эффектов на сверхтонкую структуру атомов, склонных к электронному захвату. Например, можно подавлять ЭЗ модулированным внешним э.-м. полем.

27
Teddy49 · 06-02-2021

Пардон, надо "ближе к центру атома - ближе к ядру".

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2021. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!