A pitic alb Este o stea în ultimele etape ale evoluției sale, care a consumat deja tot hidrogenul din miezul său, precum și combustibilul din reactorul său interior. În aceste condiții, steaua se răcește și se contractă uimitor datorită propriei sale gravitații..
Are doar căldura stocată în timpul existenței sale, așa că într-un fel, o pitică albă este ca brasa care rămâne după ce a stins un foc colosal. Milioane de ani trebuie să treacă înainte ca ultima suflare de căldură să o părăsească, transformându-l într-un obiect rece și întunecat..
Deși acum se știe că sunt abundente, nu au fost niciodată ușor de observat, deoarece sunt extrem de mici.
Primul pitic alb a fost descoperit de William Herschel în 1783, ca parte a sistemului stelar 40 Eridani, în constelația Eridano, a cărei stea cea mai strălucitoare este Achernar, vizibilă în sud (în emisfera nordică) în timpul iernii..
40 Eridani este alcătuit din trei stele, una dintre ele, 40 Eridane A. este vizibilă cu ochiul liber, dar 40 Eridani B și 40 Eridani C sunt mult mai mici. B este o pitică albă, în timp ce C este o pitică roșie.
Ani mai târziu, după descoperirea sistemului 40 Eridani, astronomul german Friedrich Bessel a descoperit în 1840 că Sirius, cea mai strălucitoare stea din Can Major, are un tovarăș discret.
Bessel a observat mici sinuozități în traiectoria lui Sirius, a cărei explicație nu putea fi decât apropierea unei alte stele mai mici. A fost numit Sirius B, de aproximativ 10.000 de ori mai slab decât splendidul Sirius A.
S-a dovedit că Sirius B era la fel de mic sau mai mic decât Neptun, dar cu o densitate incredibil de mare și o temperatură de suprafață de 8000 K. Și din moment ce radiația lui Sirius B corespunde spectrului alb, a devenit cunoscută sub numele de „pitica albă”..
Și de atunci, fiecare stea cu aceste caracteristici se numește așa, deși piticii albi pot fi și roșii sau galbene, deoarece au o varietate de temperaturi, albul fiind cel mai frecvent..
Până în prezent, aproximativ 9.000 de stele clasificate drept pitici albi au fost documentate, conform Sloan Digital Sky Survey (SDSS), un proiect dedicat realizării de hărți tridimensionale detaliate ale universului cunoscut. După cum am spus, nu sunt ușor de descoperit datorită luminii lor slabe..
Există destul de puțini pitici albi în vecinătatea Soarelui, mulți dintre ei descoperiți de astronomii G. Kuyper și W. Luyten la începutul secolului al XX-lea. Prin urmare, caracteristicile sale principale au fost studiate cu relativă ușurință, în funcție de tehnologia disponibilă. Cele mai remarcabile sunt:
Datorită temperaturii și luminozității, se știe că razele lor sunt foarte mici. O pitică albă a cărei temperatură de suprafață este similară cu cea a Soarelui, abia emite o miime din luminozitatea sa. Prin urmare, suprafața piticului trebuie să fie foarte mică..
Această combinație de temperatură ridicată și rază mică face ca steaua să pară albă, așa cum am menționat mai sus..
În ceea ce privește structura lor, se speculează că au un nucleu solid de natură cristalină, înconjurat de materie în stare gazoasă..
Acest lucru este posibil datorită transformărilor succesive care au loc în reactorul nuclear al unei stele: de la hidrogen la heliu, de la heliu la carbon și de la carbon la elemente mai grele..
Este o posibilitate reală, deoarece temperatura din miezul piticului este suficient de scăzută pentru a exista un miez atât de solid..
De fapt, a fost descoperită recent o pitică albă despre care se crede că are un miez de diamant de 4000 km, situat în constelația Alpha Centauri, la 53 de ani lumină de Pământ..
Întrebarea densității piticilor albi a provocat o mare consternare în rândul astronomilor la sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea. Calculele au indicat densități foarte mari.
Un pitic alb poate avea o masă de până la 1,4 ori mai mare decât a Soarelui nostru, comprimată la dimensiunea Pământului. În acest fel, densitatea sa este de un milion de ori mai mare decât cea a apei și tocmai este cea care susține pitica albă. Cum este posibil?
Mecanica cuantică susține că particulele precum electronii pot ocupa doar anumite niveluri de energie. În plus, există un principiu care limitează dispunerea electronilor în jurul nucleului atomic: principiul excluderii Pauli..
Conform acestei proprietăți a materiei, este imposibil ca doi electroni să aibă aceeași stare cuantică în cadrul aceluiași sistem. Și, în plus, în materie obișnuită, nu toate nivelurile de energie permise sunt de obicei ocupate, doar unele sunt..
Acest lucru explică de ce densitățile substanțelor terestre sunt doar de ordinul a câteva grame pe centimetru cub..
Fiecare nivel de energie ocupă un anumit volum, astfel încât regiunea care ocupă un nivel să nu se suprapună cu cea a altuia. În acest fel, două niveluri cu aceeași energie pot coexista fără probleme, atâta timp cât nu se suprapun, deoarece există o forță de degenerare care o împiedică..
Acest lucru creează un fel de barieră cuantică care limitează contracția materiei într-o stea, creând o presiune care compensează colapsul gravitațional. Așa se menține integritatea piticii albe.
Între timp, electronii umple toate pozițiile de energie posibile, umplând rapid cele mai mici și fiind disponibile doar cele mai mari de energie..
În aceste circumstanțe, cu toate stările energetice ocupate, materia se află într-o stare care în fizică este numită stare degenerată. Este starea densității maxime posibile, conform principiului excluderii.
Dar, din moment ce incertitudinea în poziția △ x a electronilor este minimă, datorită densității mari, de principiul incertitudinii Heisenberg, incertitudinea în momentul liniar △ p va fi foarte mare, pentru a compensa micimea lui △ x și pentru a îndeplini Asa de:
△ x △ p ≥ ћ / 2
Unde ћ este h / 2π, unde h este constanta lui Planck. Astfel, viteza electronilor se apropie de viteza luminii și presiunea pe care o exercită crește, deoarece coliziile cresc și ele..
Această presiune cuantică, numită fermi presiune, este independent de temperatură. Acesta este motivul pentru care o pitică albă poate avea energie la orice temperatură, inclusiv zero absolut..
Datorită observațiilor astronomice și simulărilor pe computer, formarea unei stele tipice ca Soarele nostru are loc după cum urmează:
Cel mai probabil, Soarele nostru, datorită caracteristicilor sale, trece prin etapele descrise. Astăzi Soarele este o stea adultă în secvența principală, dar toate stelele o părăsesc la un moment dat, mai devreme sau mai târziu, deși cea mai mare parte a vieții lor este petrecută acolo..
Va dura multe milioane de ani până să intre în următoarea etapă de uriaș roșu. Când se va întâmpla acest lucru, Pământul și celelalte planete interioare vor fi cuprinse de Soarele care răsare, dar înainte de aceasta, oceanele se vor fi evaporat cel mai probabil și Pământul va deveni un deșert..
Nu toate stelele trec prin aceste etape. Depinde de masa sa. Cei care sunt mult mai masivi decât Soarele au un final mult mai spectaculos, deoarece ajung ca supernove. Rămășița în acest caz poate fi un obiect astronomic particular, cum ar fi o gaură neagră sau o stea de neutroni..
În 1930, un astrofizician hindus de 19 ani pe nume Subrahmanyan Chandrasekhar a determinat existența unei mase critice în stele..
O stea a cărei masă este sub această valoare critică urmează calea unui pitic alb. Dar dacă masa lui este peste măsură, zilele sale se termină într-o explozie colosală. Aceasta este limita Chandrasekhar și este de aproximativ 1,44 ori masa Soarelui nostru..
Se calculează după cum urmează:
Aici N este numărul de electroni pe unitate de masă, ћ este constanta lui Planck împărțită la 2π, c este viteza luminii în vid și G este constanta gravitațională universală.
Aceasta nu înseamnă că stelele mai mari decât Soarele nu pot deveni pitici albi. De-a lungul șederii sale în secvența principală, steaua își pierde continuu masa. O face și în stadiul său de gigant roșu și nebuloasă planetară..
Pe de altă parte, odată transformată într-o pitică albă, gravitația puternică a stelei poate atrage masa de la o altă stea din apropiere și o poate mări. Odată ce limita Chandrasekhar a fost depășită, capătul piticului - și celălalt stea - poate să nu fie la fel de lent ca cel descris aici.
Această proximitate poate reporni reactorul nuclear dispărut și poate duce la o explozie extraordinară de supernova (supernova Ia).
Când hidrogenul din nucleul unei stele a fost transformat în heliu, acesta începe să fuzioneze atomii de carbon și oxigen.
Și când rezerva de heliu este epuizată la rândul ei, pitica albă este compusă în principal din carbon și oxigen și, în unele cazuri, neon și magneziu, atâta timp cât nucleul are suficientă presiune pentru a sintetiza aceste elemente..
Este posibil ca piticul să aibă o atmosferă subțire de heliu sau hidrogen, întrucât gravitația suprafeței stelei este ridicată, elementele grele tind să se acumuleze în centru, lăsându-le pe cele mai ușoare la suprafață..
La unii pitici există chiar posibilitatea de a contopi atomii de neon și de a crea nuclee solide de fier.
După cum am spus în paragrafele anterioare, pitica albă se formează după ce steaua își epuizează rezerva de hidrogen. Apoi se umflă și se extinde și apoi expulzează materia sub forma unei nebuloase planetare, lăsând nucleul înăuntru..
Acest miez, alcătuit din materie degenerată, este ceea ce este cunoscut sub numele de stea pitică albă. Odată ce reactorul său de fuziune este oprit, acesta se contractă și se răcește încet, pierzându-și toată energia termică și luminozitatea..
Pentru clasificarea stelelor, inclusiv a piticilor albi, se utilizează tipul spectral, care la rândul său depinde de temperatură. Pentru a denumi stelele pitice, se folosește o majusculă D, urmată de una dintre aceste litere: A, B, C, O, Z, Q, X. Aceste alte litere: P, H, E și V denotă o altă serie de caracteristici mult mai deosebit.
Fiecare dintre aceste litere denotă o caracteristică proeminentă a spectrului. De exemplu, o stea DA este o pitică albă al cărei spectru are o linie de hidrogen. Și un pitic DAV are linia de hidrogen și, în plus, V indică faptul că este o stea variabilă sau pulsantă.
În cele din urmă, un număr între 1 și 9 este adăugat la seria de litere pentru a indica indicele de temperatură n:
n = 50400 / T efectiv al stelei
O altă clasificare a piticilor albi se bazează pe masa lor:
- Sirius B în constelația Can Major, tovarășul lui Sirius A, cea mai strălucitoare stea din cerul nopții. Este cel mai apropiat pitic alb dintre toate.
- AE Aquarii este un pitic alb care emite impulsuri de raze X..
- 40 Eridani B, la distanță de 16 ani lumină. Este observabil cu un telescop.
- HL Tau 67 aparține constelației Taurului și este o pitică albă variabilă, prima de acest fel descoperită.
- DM Lyrae face parte dintr-un sistem binar și este o pitică albă care a explodat ca o nouă în secolul al XX-lea.
- WD B1620 este o pitică albă care aparține și unui sistem binar. Steaua însoțitoare este o stea care pulsează. În acest sistem există o planetă care le orbitează pe amândouă.
- Procionul B, însoțitorul Procionului A, în constelația Câinelui Mic.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.