Katai putih adalah bintang yang cukup umum di ruang angkasa kita. Para ilmuwan menyebutnya sebagai hasil evolusi bintang, tahap akhir perkembangan. Secara total, ada dua skenario untuk modifikasi benda bintang, dalam satu kasus tahap akhir adalah bintang neutron, di lain lubang hitam. Kurcaci adalah langkah evolusioner terakhir. Mereka memiliki sistem planet di sekitar mereka. Para ilmuwan dapat menentukan ini dengan memeriksa spesimen yang diperkaya logam.
Latar Belakang
Katai putih adalah bintang yang menarik perhatian para astronom pada tahun 1919. Untuk pertama kalinya, benda angkasa seperti itu ditemukan oleh seorang ilmuwan dari Belanda, Maanen. Untuk masanya, spesialis membuat penemuan yang agak tidak biasa dan tidak terduga. Kurcaci yang dilihatnya tampak seperti bintang, tetapi memiliki ukuran kecil yang tidak standar. Namun, spektrumnya seolah-olah itu adalah benda angkasa yang sangat besar dan besar.
Alasan untuk fenomena aneh seperti itu telah menarik perhatian para ilmuwan selama beberapa waktu, sehingga banyak upaya telah dilakukan untuk mempelajari struktur katai putih. Terobosan dibuat ketika mereka mengungkapkan dan membuktikan asumsi kelimpahan berbagai struktur logam di atmosfer benda langit.
Perlu diklarifikasi bahwa logam dalam astrofisika adalah semua jenis unsur, yang molekulnya lebih berat daripada hidrogen, helium, dan komposisi kimianya lebih progresif daripada kedua senyawa ini. Helium, hidrogen, seperti yang berhasil ditetapkan oleh para ilmuwan, lebih tersebar luas di alam semesta kita daripada zat lain mana pun. Berdasarkan ini, diputuskan untuk menetapkan segala sesuatu yang lain sebagai logam.
Pengembangan tema
Meskipun katai putih sangat berbeda dalam ukuran dari Matahari pertama kali terlihat pada tahun dua puluhan, hanya setengah abad kemudian orang menemukan bahwa keberadaan struktur logam di atmosfer bintang bukanlah fenomena yang khas. Ternyata, ketika dimasukkan ke dalam atmosfer, selain dua zat yang paling umum, yang lebih berat, mereka dipindahkan ke lapisan yang lebih dalam. Zat berat, yang berada di antara molekul helium, hidrogen, pada akhirnya harus pindah ke inti bintang.
Ada beberapa alasan untuk proses ini. Jari-jari katai putih kecil, benda-benda bintang seperti itu sangat kompak - bukan tanpa alasan mereka mendapatkan namanya. Rata-rata, jari-jarinya sebanding dengan bumi, sedangkan beratnya mirip dengan berat bintang yang menerangi sistem planet kita. Rasio dimensi dan berat ini menyebabkan percepatan permukaan gravitasi yang sangat besar. Akibatnya, pengendapan logam berat di atmosfer hidrogen dan helium terjadi hanya beberapa hari di Bumi setelah molekul memasuki massa gas total.
Fitur dan durasi
Kadang-kadang karakteristik katai putihsedemikian rupa sehingga proses sedimentasi molekul zat berat dapat tertunda untuk waktu yang lama. Pilihan yang paling menguntungkan, dari sudut pandang pengamat dari Bumi, adalah proses yang memakan waktu jutaan, puluhan juta tahun. Namun rentang waktu tersebut sangat singkat dibandingkan dengan masa hidup benda bintang itu sendiri.
Evolusi katai putih sedemikian rupa sehingga sebagian besar formasi yang diamati manusia saat ini sudah berusia beberapa ratus juta tahun di Bumi. Jika kita membandingkan ini dengan proses paling lambat dari penyerapan logam oleh inti, perbedaannya lebih dari signifikan. Oleh karena itu, pendeteksian logam di atmosfer bintang tertentu yang dapat diamati memungkinkan kita untuk menyimpulkan dengan pasti bahwa benda tersebut pada awalnya tidak memiliki komposisi atmosfer seperti itu, jika tidak semua inklusi logam akan menghilang sejak lama.
Teori dan praktik
Pengamatan yang dijelaskan di atas, serta informasi yang dikumpulkan selama beberapa dekade tentang katai putih, bintang neutron, lubang hitam, menunjukkan bahwa atmosfer menerima inklusi logam dari sumber eksternal. Para ilmuwan pertama kali memutuskan bahwa ini adalah media antara bintang-bintang. Sebuah benda angkasa bergerak melalui materi seperti itu, menambahkan medium ke permukaannya, sehingga memperkaya atmosfer dengan unsur-unsur berat. Tetapi pengamatan lebih lanjut menunjukkan bahwa teori seperti itu tidak dapat dipertahankan. Seperti yang ditentukan para ahli, jika perubahan atmosfer terjadi dengan cara ini, kurcaci akan menerima hidrogen dari luar, karena medium antara bintang-bintang dibentuk dalam jumlah besar oleh hidrogen danmolekul helium. Hanya sebagian kecil dari medium yang merupakan senyawa berat.
Jika teori yang terbentuk dari pengamatan utama katai putih, bintang neutron, lubang hitam akan membenarkan dirinya sendiri, katai akan terdiri dari hidrogen sebagai elemen paling ringan. Ini tidak akan memungkinkan keberadaan benda angkasa helium sekalipun, karena helium lebih berat, yang berarti bahwa pertambahan hidrogen akan sepenuhnya menyembunyikannya dari mata pengamat eksternal. Berdasarkan keberadaan katai helium, para ilmuwan sampai pada kesimpulan bahwa medium antarbintang tidak dapat berfungsi sebagai satu-satunya dan bahkan sumber utama logam di atmosfer benda-benda bintang.
Bagaimana menjelaskannya?
Ilmuwan yang mempelajari lubang hitam, katai putih pada tahun 70-an abad terakhir, menyarankan bahwa inklusi logam dapat dijelaskan dengan jatuhnya komet di permukaan benda langit. Benar, pada suatu waktu ide-ide seperti itu dianggap terlalu eksotis dan tidak mendapat dukungan. Ini sebagian besar disebabkan oleh fakta bahwa orang belum mengetahui keberadaan sistem planet lain - hanya tata surya "rumah" kita yang diketahui.
Sebuah langkah maju yang signifikan dalam studi lubang hitam, katai putih dibuat pada akhir dekade berikutnya, dekade kedelapan abad terakhir. Para ilmuwan memiliki instrumen inframerah yang sangat kuat untuk mengamati kedalaman ruang, yang memungkinkan untuk mendeteksi radiasi inframerah di sekitar salah satu astronom kerdil putih yang dikenal. Ini terungkap tepat di sekitar kurcaci, yang atmosfernya mengandung logampenyertaan.
Radiasi inframerah, yang memungkinkan untuk memperkirakan suhu katai putih, juga memberi tahu para ilmuwan bahwa benda bintang dikelilingi oleh beberapa zat yang dapat menyerap radiasi bintang. Zat ini dipanaskan ke tingkat suhu tertentu, kurang dari bintang. Ini memungkinkan Anda untuk secara bertahap mengarahkan energi yang diserap. Radiasi terjadi pada rentang inframerah.
Ilmu bergerak maju
Spektrum katai putih telah menjadi objek studi para astronom tingkat lanjut di dunia. Ternyata, dari mereka Anda bisa mendapatkan cukup banyak informasi tentang fitur benda langit. Yang menarik adalah pengamatan benda-benda bintang dengan radiasi infra merah berlebih. Saat ini, telah dimungkinkan untuk mengidentifikasi sekitar tiga lusin sistem jenis ini. Persentase utama mereka dipelajari menggunakan teleskop Spitzer paling kuat.
Para ilmuwan, yang mengamati benda langit, menemukan bahwa kepadatan katai putih secara signifikan lebih kecil daripada parameter ini, karakteristik raksasa. Ditemukan juga bahwa kelebihan radiasi infra merah disebabkan oleh adanya piringan-piringan yang dibentuk oleh zat tertentu yang dapat menyerap energi radiasi. Itu yang kemudian memancarkan energi, tetapi dalam rentang panjang gelombang yang berbeda.
Cakram sangat dekat dan mempengaruhi massa katai putih sampai batas tertentu (yang tidak dapat melebihi batas Chandrasekhar). Jari-jari luar disebut cakram detrital. Telah disarankan bahwa itu terbentuk selama penghancuran beberapa tubuh. Rata-rata, radiusnya sebanding dengan ukuran Matahari.
Jika Anda memperhatikan sistem planet kita, menjadi jelas bahwa relatif dekat dengan "rumah" kita dapat mengamati contoh serupa - ini adalah cincin yang mengelilingi Saturnus, yang ukurannya juga sebanding dengan radius bintang kami. Seiring waktu, para ilmuwan telah menemukan bahwa fitur ini bukan satu-satunya yang dimiliki oleh kurcaci dan Saturnus. Misalnya, baik planet maupun bintang memiliki piringan yang sangat tipis, yang tidak transparan ketika mencoba untuk bersinar melalui cahaya.
Kesimpulan dan pengembangan teori
Karena cincin katai putih sebanding dengan cincin yang mengelilingi Saturnus, teori baru yang menjelaskan keberadaan logam di atmosfer bintang-bintang ini menjadi mungkin untuk dirumuskan. Para astronom tahu bahwa cincin di sekitar Saturnus terbentuk oleh gangguan pasang surut dari beberapa benda yang cukup dekat dengan planet untuk dipengaruhi oleh medan gravitasinya. Dalam situasi seperti itu, tubuh eksternal tidak dapat mempertahankan gravitasinya sendiri, yang mengarah pada pelanggaran integritas.
Sekitar lima belas tahun yang lalu, sebuah teori baru disajikan yang menjelaskan pembentukan cincin katai putih dengan cara yang sama. Diasumsikan bahwa pada awalnya kurcaci adalah bintang di pusat sistem planet. Benda langit berevolusi dari waktu ke waktu, yang memakan waktu miliaran tahun, membengkak, kehilangan cangkangnya, dan ini menyebabkan pembentukan katai, yang berangsur-angsur mendingin. Omong-omong, warna katai putih dijelaskan dengan tepat oleh suhunya. Untuk beberapa, diperkirakan 200.000 K.
Sistem planet dalam evolusi semacam itu dapat bertahan, yang mengarah keperluasan bagian luar sistem secara bersamaan dengan penurunan massa bintang. Akibatnya, sistem besar planet terbentuk. Planet, asteroid, dan banyak elemen lainnya bertahan dari evolusi.
Apa selanjutnya?
Kemajuan sistem dapat menyebabkan ketidakstabilannya. Ini mengarah pada pemboman ruang yang mengelilingi planet dengan batu, dan sebagian asteroid terbang keluar dari sistem. Beberapa dari mereka, bagaimanapun, pindah ke orbit, cepat atau lambat menemukan diri mereka dalam radius matahari kurcaci. Tabrakan tidak terjadi, tetapi gaya pasang surut menyebabkan pelanggaran integritas tubuh. Sekelompok asteroid semacam itu memiliki bentuk yang mirip dengan cincin yang mengelilingi Saturnus. Dengan demikian, piringan puing terbentuk di sekitar bintang. Kepadatan katai putih (sekitar 10^7 g/cm3) dan cakram detritalnya berbeda secara signifikan.
Teori yang dijelaskan telah menjadi penjelasan yang cukup lengkap dan logis dari sejumlah fenomena astronomi. Melalui itu, orang dapat memahami mengapa piringan itu kompak, karena sebuah bintang tidak dapat dikelilingi oleh piringan dengan radius yang sebanding dengan matahari selama seluruh keberadaannya, jika tidak, piringan seperti itu akan berada di dalam tubuhnya pada awalnya.
Dengan menjelaskan pembentukan cakram dan ukurannya, seseorang dapat memahami dari mana asal pasokan logam yang aneh. Itu bisa berakhir di permukaan bintang, mencemari kurcaci dengan molekul logam. Teori yang dijelaskan, tanpa bertentangan dengan indikator yang terungkap dari kepadatan rata-rata katai putih (dari urutan 10^7 g/cm3), membuktikan mengapa logam diamati di atmosfer bintang, mengapa pengukuran kimiakomposisi dengan cara yang mungkin dapat diakses oleh manusia dan untuk alasan apa distribusi elemen mirip dengan karakteristik planet kita dan objek yang dipelajari lainnya.
Teori: apakah ada manfaatnya?
Gagasan yang dijelaskan secara luas digunakan sebagai dasar untuk menjelaskan mengapa cangkang bintang terkontaminasi dengan logam, mengapa cakram puing muncul. Selain itu, dapat disimpulkan bahwa sistem planet ada di sekitar kurcaci. Ada sedikit kejutan dalam kesimpulan ini, karena umat manusia telah menetapkan bahwa sebagian besar bintang memiliki sistem planetnya sendiri. Ini adalah karakteristik dari keduanya yang mirip dengan Matahari, dan yang jauh lebih besar dari dimensinya - yaitu, katai putih terbentuk dari mereka.
Topik tidak habis
Bahkan jika kita menganggap teori yang dijelaskan di atas diterima secara umum dan terbukti, beberapa pertanyaan bagi para astronom tetap terbuka hingga hari ini. Yang menarik adalah kekhususan transfer materi antara piringan dan permukaan benda angkasa. Seperti yang disarankan beberapa orang, ini karena radiasi. Teori yang menyerukan cara ini untuk menggambarkan pengangkutan materi didasarkan pada efek Poynting-Robertson. Fenomena ini, di bawah pengaruh partikel yang perlahan-lahan bergerak dalam orbit di sekitar bintang muda, secara bertahap berputar ke arah pusat dan menghilang di benda langit. Agaknya, efek ini harus memanifestasikan dirinya dalam piringan puing-puing yang mengelilingi bintang-bintang, yaitu, molekul-molekul yang ada di piringan cepat atau lambat menemukan diri mereka dalam jarak yang sangat dekat dengan kurcaci. padatantunduk pada penguapan, gas terbentuk - seperti dalam bentuk cakram telah dicatat di sekitar beberapa kurcaci yang diamati. Cepat atau lambat, gas mencapai permukaan kurcaci, mengangkut logam ke sini.
Fakta yang terungkap diperkirakan oleh para astronom sebagai kontribusi signifikan bagi sains, karena mereka menyarankan bagaimana planet terbentuk. Ini penting, karena objek penelitian yang menarik para spesialis seringkali tidak tersedia. Misalnya, planet yang berputar mengelilingi bintang yang lebih besar dari Matahari sangat jarang dipelajari - terlalu sulit pada tingkat teknis yang tersedia untuk peradaban kita. Sebaliknya, orang telah mampu mempelajari sistem planet setelah transformasi bintang menjadi katai. Jika kita berhasil berkembang ke arah ini, pasti akan mungkin untuk mengungkapkan data baru tentang keberadaan sistem planet dan karakteristik khasnya.
Katai putih, di atmosfer di mana logam telah terdeteksi, memungkinkan kita untuk mendapatkan gambaran tentang komposisi kimia komet dan benda kosmik lainnya. Faktanya, para ilmuwan tidak memiliki cara lain untuk menilai komposisinya. Misalnya, mempelajari planet-planet raksasa, seseorang hanya dapat memperoleh gambaran tentang lapisan luarnya, tetapi tidak ada informasi yang dapat dipercaya tentang kandungan dalamnya. Ini juga berlaku untuk sistem "rumah" kita, karena komposisi kimianya hanya dapat dipelajari dari benda langit yang jatuh ke permukaan Bumi atau di tempat yang memungkinkan untuk mendaratkan peralatan penelitian.
Bagaimana kabarnya?
Cepat atau lambat, sistem planet kita juga akan menjadi "rumah" katai putih. Seperti yang dikatakan para ilmuwan, inti bintang memilikisejumlah materi yang terbatas untuk memperoleh energi, dan cepat atau lambat reaksi termonuklir akan habis. Gas berkurang volumenya, densitasnya naik menjadi satu ton per sentimeter kubik, sedangkan di lapisan luar reaksi masih berlangsung. Bintang itu mengembang, menjadi raksasa merah, yang jari-jarinya sebanding dengan ratusan bintang yang setara dengan Matahari. Ketika kulit terluar berhenti "membakar", dalam 100.000 tahun terjadi dispersi materi di ruang angkasa, yang disertai dengan pembentukan nebula.
Inti bintang, dibebaskan dari cangkangnya, menurunkan suhu, yang mengarah pada pembentukan katai putih. Faktanya, bintang seperti itu adalah gas berdensitas tinggi. Dalam sains, katai sering disebut sebagai benda langit yang merosot. Jika bintang kita terkompresi dan radiusnya hanya beberapa ribu kilometer, tetapi beratnya akan dipertahankan sepenuhnya, maka katai putih juga akan terjadi di sini.
Fitur dan poin teknis
Jenis benda kosmik yang dipertimbangkan mampu bersinar, tetapi proses ini dijelaskan oleh mekanisme lain selain reaksi termonuklir. Cahaya itu disebut residual, ini dijelaskan oleh penurunan suhu. Katai dibentuk oleh zat yang ionnya terkadang lebih dingin dari 15.000 K. Gerakan osilasi adalah karakteristik unsur. Secara bertahap, benda langit menjadi kristal, pancarannya melemah, dan kurcaci berevolusi menjadi coklat.
Para ilmuwan telah mengidentifikasi batas massa untuk benda angkasa semacam itu - hingga 1,4 berat Matahari, tetapi tidak lebih dari batas ini. Jika massa melebihi batas ini,bintang itu tidak mungkin ada. Ini karena tekanan suatu zat dalam keadaan terkompresi - lebih kecil dari gaya tarik gravitasi yang memampatkan zat tersebut. Ada kompresi yang sangat kuat, yang mengarah pada munculnya neutron, zat tersebut dinetronisasi.
Proses kompresi dapat menyebabkan degenerasi. Dalam hal ini, bintang neutron terbentuk. Opsi kedua adalah melanjutkan kompresi, cepat atau lambat akan menyebabkan ledakan.
Parameter dan fitur umum
Luminositas bolometrik dari kategori benda langit yang dipertimbangkan relatif terhadap karakteristik Matahari kurang dari sekitar sepuluh ribu kali. Jari-jari katai kurang dari seratus kali matahari, sedangkan beratnya sebanding dengan karakteristik bintang utama sistem planet kita. Untuk menentukan batas massa katai, batas Chandrasekhar dihitung. Ketika terlampaui, kurcaci berevolusi menjadi bentuk lain dari benda angkasa. Fotosfer bintang, rata-rata, terdiri dari materi padat, diperkirakan 105–109 g/cm3. Dibandingkan dengan deret utama, ini sekitar satu juta kali lebih padat.
Beberapa astronom percaya bahwa hanya 3% dari semua bintang di galaksi adalah katai putih, dan beberapa yakin bahwa setiap sepersepuluh termasuk dalam kelas ini. Perkiraan sangat bervariasi tentang alasan sulitnya mengamati benda langit - mereka jauh dari planet kita dan bersinar terlalu redup.
Cerita dan nama
Pada tahun 1785, sebuah benda muncul dalam daftar bintang ganda, yang diamati Herschel. Bintang itu bernama 40 Eridani B. Dialah yang dianggap orang pertama dilihat dari kategori kulit putih.kurcaci. Pada tahun 1910, Russell memperhatikan bahwa benda langit ini memiliki tingkat luminositas yang sangat rendah, meskipun suhu warnanya cukup tinggi. Seiring waktu, diputuskan bahwa benda langit dari kelas ini harus dipisahkan ke dalam kategori yang terpisah.
Pada tahun 1844, Bessel, mempelajari informasi yang diperoleh dengan melacak Procyon B, Sirius B, memutuskan bahwa keduanya bergeser dari garis lurus dari waktu ke waktu, yang berarti ada satelit yang dekat. Asumsi seperti itu tampaknya tidak mungkin bagi komunitas ilmiah, karena tidak ada satelit yang terlihat, sedangkan penyimpangannya hanya dapat dijelaskan oleh benda langit, yang massanya sangat besar (mirip dengan Sirius, Procyon).
Pada tahun 1962, Clark, bekerja dengan teleskop terbesar yang ada saat itu, mengidentifikasi benda langit yang sangat redup di dekat Sirius. Dialah yang disebut Sirius B, satelit yang sama yang telah disarankan Bessel jauh sebelumnya. Pada tahun 1896, penelitian menunjukkan bahwa Procyon juga memiliki satelit - itu disebut Procyon B. Oleh karena itu, ide Bessel sepenuhnya dikonfirmasi.
