Oq mitti - bizning kosmosimizda juda keng tarqalgan yulduz. Olimlar buni yulduzlar evolyutsiyasi natijasi, rivojlanishning yakuniy bosqichi deb atashadi. Umuman olganda, yulduz tanasini o'zgartirishning ikkita stsenariysi mavjud, bir holatda yakuniy bosqich neytron yulduzi, ikkinchisida qora tuynuk. Mittilar evolyutsiyaning yakuniy bosqichidir. Ularning atrofida sayyora tizimlari mavjud. Olimlar buni metall bilan boyitilgan namunalarni tekshirish orqali aniqlashdi.
Fon
Oq mittilar 1919-yilda astronomlar e'tiborini tortgan yulduzlardir. Birinchi marta bunday samoviy jismni Gollandiyalik olim Maanen kashf etgan. O'z davri uchun mutaxassis juda atipik va kutilmagan kashfiyot qildi. U ko'rgan mitti yulduzga o'xshardi, ammo nostandart kichik o'lchamlarga ega edi. Biroq, spektr go'yo massiv va katta samoviy jismga o'xshardi.
Bunday g'alati hodisaning sabablari ancha vaqtdan beri olimlarni o'ziga jalb qilgan, shuning uchun oq mittilarning tuzilishini o'rganish uchun juda ko'p harakatlar qilingan. Osmon jismining atmosferasida turli xil metall konstruksiyalarning ko'pligi haqidagi farazni ifodalash va isbotlashda yutuq yuz berdi.
Astrofizikada metallar barcha turdagi elementlar ekanligini, molekulalari vodorod, geliydan ogʻirroq, kimyoviy tarkibi esa bu ikki birikmadan koʻra progressivroq ekanligini aniqlab olish zarur. Geliy, vodorod, olimlar aniqlaganidek, bizning koinotimizda boshqa moddalarga qaraganda kengroq tarqalgan. Shunga asoslanib, qolgan hamma narsani metallar deb belgilashga qaror qilindi.
Mavzuni ishlab chiqish
Oq mittilar Quyoshdan kattaligi jihatidan juda farq qiladigan birinchi marta 20-yillarda paydo boʻlgan boʻlsa-da, faqat yarim asrdan soʻng odamlar yulduzlar atmosferasida metall tuzilmalarning mavjudligi odatiy hodisa emasligini aniqladilar. Ma'lum bo'lishicha, atmosferaga kiritilganda, ikkita eng keng tarqalgan, og'irroq moddalardan tashqari, ular chuqur qatlamlarga ko'chiriladi. Geliy, vodorod molekulalari orasida bo'lgan og'ir moddalar oxir-oqibat yulduz yadrosiga o'tishi kerak.
Bu jarayonning bir qancha sabablari bor edi. Oq mitti radiusi kichik, bunday yulduz jismlari juda ixchamdir - ular o'z nomini olishlari bejiz emas. O'rtacha radiusni Yer bilan solishtirish mumkin, vazni esa sayyoramiz tizimini yorituvchi yulduzning og'irligiga o'xshaydi. O'lcham va og'irlikning bu nisbati juda katta gravitatsiyaviy sirt tezlashishiga olib keladi. Shunday qilib, og'ir metallarning vodorod va geliy atmosferasida cho'kishi molekula umumiy gaz massasiga kirganidan bir necha kun o'tgach sodir bo'ladi.
Xususiyatlar va davomiylik
Ba'zan oq mittilarning xususiyatlarishunday bo'ladiki, og'ir moddalar molekulalarining cho'kindiga tushish jarayoni uzoq vaqtga kechiktirilishi mumkin. Yerdan kuzatuvchi nuqtai nazaridan eng maqbul variantlar millionlab, o'n millionlab yillar davom etadigan jarayonlardir. Ammo bunday vaqt oralig'i yulduz tanasining umriga nisbatan juda qisqa.
Oq mittining evolyutsiyasi shundayki, inson tomonidan kuzatilgan shakllanishlarning aksariyati allaqachon bir necha yuz million Yer yoshida. Agar buni yadro tomonidan metallarning eng sekin singishi jarayoni bilan solishtirsak, farq sezilarli darajada oshadi. Shu sababli, kuzatilishi mumkin bo'lgan ma'lum bir yulduzning atmosferasida metallning aniqlanishi tanada dastlab bunday atmosfera tarkibiga ega emasligi haqida aniq xulosa chiqarishga imkon beradi, aks holda barcha metall qo'shimchalar allaqachon yo'q bo'lib ketgan bo'lar edi.
Nazariya va amaliyot
Yuqorida tasvirlangan kuzatishlar, shuningdek, oq mittilar, neytron yulduzlar, qora tuynuklar haqida oʻnlab yillar davomida toʻplangan maʼlumotlar atmosfera tashqi manbalardan metall qoʻshimchalar olishini koʻrsatdi. Olimlar birinchi navbatda bu yulduzlar orasidagi vosita ekanligiga qaror qilishdi. Osmon jismi bunday moddalar bo'ylab harakatlanadi, muhitni uning yuzasiga to'playdi va shu bilan atmosferani og'ir elementlar bilan boyitadi. Ammo keyingi kuzatishlar shuni ko'rsatdiki, bunday nazariyani asoslab bo'lmaydi. Mutaxassislarning ta'kidlashicha, agar atmosferadagi o'zgarishlar shu tarzda sodir bo'lsa, mitti vodorodni asosan tashqaridan qabul qiladi, chunki yulduzlar orasidagi muhit uning asosiy qismi vodorod vageliy molekulalari. O'rta qismning ozgina qismi og'ir birikmalardir.
Agar oq mittilar, neytron yulduzlar, qora tuynuklarning birlamchi kuzatuvlari natijasida hosil boʻlgan nazariya oʻzini oqlaganida, mittilar eng yengil element sifatida vodoroddan iborat boʻlar edi. Bu hatto geliy samoviy jismlarining ham mavjudligiga yo'l qo'ymaydi, chunki geliy og'irroq, ya'ni vodorod to'planishi uni tashqi kuzatuvchining ko'zidan butunlay yashiradi. Geliy mittilarining mavjudligiga asoslanib, olimlar yulduzlararo muhit yulduz jismlari atmosferasida yagona va hatto asosiy metallar manbai bo'lib xizmat qila olmaydi degan xulosaga kelishdi.
Qanday tushuntirish kerak?
O'tgan asrning 70-yillarida qora tuynuklarni, oq mittilarni o'rgangan olimlar metall qo'shimchalarni osmon jismining yuzasiga kometalarning tushishi bilan izohlash mumkinligini taklif qilishdi. To'g'ri, bir vaqtlar bunday g'oyalar juda ekzotik deb hisoblangan va qo'llab-quvvatlanmagan. Bu, asosan, odamlarning boshqa sayyora tizimlari mavjudligi haqida hali bilmaganligi bilan bog'liq edi - faqat bizning "uy" quyosh tizimimiz ma'lum edi.
Qora tuynuklar, oq mittilarni o'rganishda oldinga muhim qadam keyingi, o'tgan asrning sakkizinchi o'n yilligi oxirida qilingan. Olimlar ixtiyorida kosmosning chuqurligini kuzatish uchun ayniqsa kuchli infraqizil asboblar mavjud bo'lib, ular taniqli oq mitti astronomlardan biri atrofida infraqizil nurlanishni aniqlashga imkon berdi. Bu atmosferasida metall bo'lgan mitti atrofida aniq aniqlandikiritilgan.
Oq mitti haroratini taxmin qilish imkonini bergan infraqizil nurlanish ham olimlarga yulduz tanasi yulduz nurlanishini oʻziga singdira oladigan modda bilan oʻralganligini aytdi. Bu modda yulduznikidan kamroq, ma'lum bir harorat darajasiga qadar isitiladi. Bu so'rilgan energiyani asta-sekin qayta yo'n altirishga imkon beradi. Radiatsiya infraqizil diapazonda sodir bo'ladi.
Fan oldinga siljiydi
Oq mitti spektrlari astronomlar olamining ilg'or onglarini o'rganish ob'ektiga aylandi. Ma'lum bo'lishicha, ulardan siz samoviy jismlarning xususiyatlari haqida juda ko'p ma'lumotlarni olishingiz mumkin. Ortiqcha infraqizil nurlanish bilan yulduz jismlarini kuzatish alohida qiziqish uyg'otdi. Hozirgi vaqtda ushbu turdagi o'nga yaqin tizimni aniqlash mumkin bo'ldi. Ularning asosiy foizi eng kuchli Spitzer teleskopi yordamida o'rganildi.
Osmon jismlarini kuzatgan olimlar, oq mittilarning zichligi gigantlarga xos bo'lgan ushbu parametrdan sezilarli darajada past ekanligini aniqladilar. Bundan tashqari, ortiqcha infraqizil nurlanish energiya nurlanishini o'ziga singdira oladigan o'ziga xos moddadan hosil bo'lgan disklar mavjudligi bilan bog'liqligi aniqlandi. Aynan o'shanda energiya tarqaladi, lekin boshqa to'lqin uzunligi diapazonida.
Disklar juda yaqin va oq mittilar massasiga ma'lum darajada ta'sir qiladi (ular Chandrasekhar chegarasidan oshmasligi kerak). Tashqi radius detrital disk deb ataladi. Taxminlarga ko'ra, u qandaydir tanani yo'q qilish paytida hosil bo'lgan. Oʻrtacha radiusni Quyosh bilan solishtirish mumkin.
Agar siz bizning sayyoramiz tizimiga e'tibor qaratsangiz, "uy" ga nisbatan yaqinroqda shunga o'xshash misolni kuzatishimiz mumkin - bular Saturnni o'rab turgan halqalar bo'lib, ularning o'lchamlari ham radiusi bilan solishtirish mumkin. bizning yulduzimiz. Vaqt o‘tishi bilan olimlar bu xususiyat mittilar va Saturnning yagona umumiy xususiyati emasligini aniqladilar. Masalan, sayyorada ham, yulduzlarda ham juda yupqa disklar bor, ular yorug‘lik orqali porlamoqchi bo‘lganda shaffof bo‘lmaydi.
Nazariyaning xulosalari va rivojlanishi
Oq mittilarning halqalari Saturnni oʻrab turganlari bilan solishtirish mumkin boʻlganligi sababli, bu yulduzlar atmosferasida metallar mavjudligini tushuntiruvchi yangi nazariyalarni shakllantirish mumkin boʻldi. Astronomlar Saturn atrofidagi halqalar, uning tortishish maydoni ta'sirida sayyoraga etarlicha yaqin bo'lgan ba'zi jismlarning suv oqimining buzilishi natijasida hosil bo'lishini bilishadi. Bunday vaziyatda tashqi jism o'z tortishish kuchini saqlab qololmaydi, bu esa butunlikning buzilishiga olib keladi.
Taxminan o'n besh yil oldin oq mitti halqalarning shakllanishini xuddi shunday tushuntiradigan yangi nazariya taqdim etildi. Dastlab mitti sayyoralar tizimining markazidagi yulduz bo'lgan deb taxmin qilingan. Osmon jismi vaqt o'tishi bilan rivojlanib boradi, bu milliardlab yillar davom etadi, shishadi, qobig'ini yo'qotadi va bu mitti shakllanishiga olib keladi, u asta-sekin soviydi. Aytgancha, oq mittilarning rangi ularning harorati bilan aniq izohlanadi. Ba'zilar uchun u 200 000 K deb baholanadi.
Bunday evolyutsiya jarayonida sayyoralar tizimi omon qolishi mumkin, bu esayulduz massasining kamayishi bilan bir vaqtda tizimning tashqi qismining kengayishi. Natijada katta sayyoralar tizimi shakllanadi. Sayyoralar, asteroidlar va boshqa ko'plab elementlar evolyutsiyadan omon qoladi.
Keyingi nima?
Tizimning rivojlanishi uning beqarorligiga olib kelishi mumkin. Bu sayyorani o'rab turgan fazoning toshlar bilan bombardimon qilinishiga olib keladi va asteroidlar qisman tizimdan uchib ketadi. Biroq, ulardan ba'zilari ertami-kechmi mitti quyosh radiusida o'zlarini topib, orbitalarga o'tadilar. To'qnashuvlar sodir bo'lmaydi, ammo to'lqinli kuchlar tananing yaxlitligini buzishga olib keladi. Bunday asteroidlar klasteri Saturnni o'rab turgan halqalarga o'xshash shaklga ega bo'ladi. Shunday qilib, yulduz atrofida qoldiq disk hosil bo'ladi. Oq mitti zichligi (taxminan 10^7 g/sm3) va uning detrital diski sezilarli darajada farq qiladi.
Tasvirlangan nazariya bir qator astronomik hodisalarning toʻliq va mantiqiy izohiga aylandi. U orqali disklar nima uchun ixcham ekanligini tushunish mumkin, chunki yulduz butun mavjudligi davomida radiusi quyoshnikiga teng bo'lgan disk bilan o'ralgan bo'lishi mumkin emas, aks holda bunday disklar dastlab uning tanasi ichida bo'lar edi.
Disklarning shakllanishi va ularning o'lchamlarini tushuntirish orqali metallarning o'ziga xos ta'minoti qayerdan kelganini tushunish mumkin. U yulduz yuzasiga tushib, mittini metall molekulalari bilan ifloslantirishi mumkin. Ta'riflangan nazariya oq mittilarning o'rtacha zichligining aniqlangan ko'rsatkichlariga zid bo'lmagan holda (10 ^ 7 g / sm3 ga teng) yulduzlar atmosferasida metallar nima uchun kuzatilganligini, kimyoviy o'lchov nima uchun ekanligini isbotlaydi.kompozitsiyani inson uchun mumkin bo'lgan vositalar yordamida va nima sababdan elementlarning tarqalishi sayyoramiz va boshqa o'rganilayotgan ob'ektlarning xarakteristikasiga o'xshash.
Nazariyalar: foyda bormi?
Ta'riflangan g'oya nima uchun yulduzlar qobig'i metallar bilan ifloslanganligi, nima uchun parcha disklari paydo bo'lganligini tushuntirish uchun asos sifatida keng qo'llanilgan. Bundan tashqari, bundan kelib chiqadiki, mitti atrofida sayyoralar tizimi mavjud. Bu xulosaning ajablanarli joyi yo'q, chunki insoniyat ko'pchilik yulduzlarning o'z sayyoralar tizimiga ega ekanligini aniqladi. Bu Quyoshga o'xshash va uning o'lchamlaridan ancha katta bo'lganlarga xosdir - ya'ni ulardan oq mittilar hosil bo'ladi.
Mavzular tugamagan
Yuqorida bayon etilgan nazariyani umume'tirof etilgan va tasdiqlangan deb hisoblasak ham, astronomlar uchun ba'zi savollar hozirgacha ochiqligicha qolmoqda. Disklar va samoviy jismning yuzasi o'rtasida materiyaning o'tkazilishining o'ziga xosligi alohida qiziqish uyg'otadi. Ba'zilar taxmin qilganidek, bu radiatsiya tufayli. Materiyaning tashishini ta'riflash uchun bu tarzda chaqiradigan nazariyalar Poynting-Robertson effektiga asoslanadi. Bu hodisa, uning ta'siri ostida zarralar asta-sekin yosh yulduz atrofida orbita bo'ylab harakatlanadi, asta-sekin markazga aylanadi va samoviy jismda yo'qoladi. Taxminlarga ko'ra, bu ta'sir yulduzlarni o'rab turgan qoldiq disklarida o'zini namoyon qilishi kerak, ya'ni disklarda mavjud bo'lgan molekulalar ertami-kechmi mitti bilan alohida yaqinlikda topiladi. Qattiq moddalarbug'lanishga duchor bo'ladi, gaz hosil bo'ladi - bir nechta kuzatilgan mittilar atrofida disklar ko'rinishida qayd etilgan. Ertami-kechmi gaz mitti yuzasiga etib, metallarni bu yerga olib boradi.
Oshkor qilingan faktlar astronomlar tomonidan fanga qoʻshilgan salmoqli hissa sifatida baholanmoqda, chunki ular sayyoralar qanday paydo boʻlganligini koʻrsatadi. Bu juda muhim, chunki mutaxassislarni jalb qiladigan tadqiqot ob'ektlari ko'pincha mavjud emas. Misol uchun, Quyoshdan kattaroq yulduzlar atrofida aylanadigan sayyoralarni o'rganish juda kam uchraydi - bu bizning tsivilizatsiyamiz uchun mavjud bo'lgan texnik darajada juda qiyin. Buning o'rniga, odamlar yulduzlar mittilarga aylanganidan keyin sayyoralar tizimini o'rganishga muvaffaq bo'lishdi. Agar biz ushbu yo'nalishda rivojlanishga muvaffaq bo'lsak, albatta, sayyora tizimlarining mavjudligi va ularning o'ziga xos xususiyatlari haqida yangi ma'lumotlarni ochish mumkin bo'ladi.
Atmosferasida metallar aniqlangan oq mittilar bizga kometalar va boshqa kosmik jismlarning kimyoviy tarkibi haqida tasavvurga ega boʻlish imkonini beradi. Aslida, olimlar kompozitsiyani baholashning boshqa usuliga ega emaslar. Masalan, gigant sayyoralarni o'rganish orqali faqat tashqi qatlam haqida tasavvurga ega bo'lish mumkin, ammo ichki tarkib haqida ishonchli ma'lumot yo'q. Bu bizning "uy" tizimimizga ham taalluqlidir, chunki kimyoviy tarkibni faqat Yer yuzasiga tushgan yoki tadqiqot apparati qo'nish mumkin bo'lgan samoviy jismdan o'rganish mumkin.
Hayot qanday ketyapti?
Ertami kechmi, bizning sayyoramiz ham oq mittining "uyi"ga aylanadi. Olimlar aytganidek, yulduz yadrosi borenergiya olish uchun cheklangan miqdordagi moddalar va ertami-kechmi termoyadroviy reaktsiyalar tugaydi. Gaz hajmi kamayadi, zichlik kub santimetr uchun tonnagacha ko'tariladi, tashqi qatlamlarda esa reaktsiya hali ham davom etmoqda. Yulduz kengayib, qizil gigantga aylanadi, uning radiusi Quyoshga teng bo'lgan yuzlab yulduzlar bilan taqqoslanadi. Tashqi qobiq "yonishni" to'xtatganda, 100 000 yil ichida kosmosda materiyaning tarqalishi sodir bo'ladi, bu tumanlik paydo bo'lishi bilan birga keladi.
Yulduzning qobig'idan ozod qilingan yadrosi haroratni pasaytiradi, bu esa oq mitti hosil bo'lishiga olib keladi. Aslida bunday yulduz yuqori zichlikdagi gazdir. Ilm-fanda mittilar ko'pincha buzuq samoviy jismlar deb ataladi. Agar yulduzimiz siqilib, uning radiusi bor-yo‘g‘i bir necha ming kilometr bo‘lsa-da, lekin vazni to‘liq saqlanib qolsa, bu yerda oq mitti ham joy olgan bo‘lar edi.
Xususiyatlar va texnik nuqtalar
Ko'rib chiqilayotgan kosmik jismning turi porlash qobiliyatiga ega, ammo bu jarayon termoyadro reaktsiyalaridan tashqari boshqa mexanizmlar bilan izohlanadi. Yorqinlik qoldiq deb ataladi, bu haroratning pasayishi bilan izohlanadi. Mitti ionlari ba'zan 15000 K dan sovuqroq bo'lgan moddadan hosil bo'ladi. Tebranish harakatlari elementlarga xosdir. Asta-sekin samoviy jism kristallanadi, uning nuri zaiflashadi va mitti jigarrang rangga aylanadi.
Olimlar bunday samoviy jism uchun massa chegarasini aniqladilar - Quyoshning og'irligi 1,4 gacha, lekin bu chegaradan oshmasligi kerak. Agar massa bu chegaradan oshsa,yulduz mavjud bo'lishi mumkin emas. Bu siqilgan holatdagi moddaning bosimi bilan bog'liq - bu moddani siqib chiqaradigan tortishish kuchidan kamroq. Neytronlarning paydo bo'lishiga olib keladigan juda kuchli siqilish mavjud, modda neytronlanadi.
Siqish jarayoni degeneratsiyaga olib kelishi mumkin. Bu holda neytron yulduzi hosil bo'ladi. Ikkinchi variant - davomli siqishni, ertami-kechmi portlashga olib keladi.
Umumiy parametrlar va xususiyatlar
Ko'rib chiqilayotgan osmon jismlari toifasining Quyoshning xarakteristikasiga nisbatan bolometrik yorqinligi taxminan o'n ming martadan kam. Mittining radiusi quyoshdan yuz baravar kam, vazni esa sayyoramizning asosiy yulduzining xarakteristikasi bilan solishtirish mumkin. Mitti uchun massa chegarasini aniqlash uchun Chandrasekhar chegarasi hisoblab chiqilgan. U oshib ketganda, mitti samoviy jismning boshqa shakliga aylanadi. Yulduzning fotosferasi oʻrtacha 105–109 g/sm3 ga teng boʻlgan zich materiyadan iborat. Asosiy ketma-ketlik bilan solishtirganda, u taxminan million marta zichroq.
Ba'zi astronomlar galaktikadagi barcha yulduzlarning atigi 3% oq mittilar ekanligiga ishonishadi, ba'zilari esa har o'ndan biri bu sinfga tegishli ekanligiga ishonch hosil qilishadi. Osmon jismlarini kuzatish qiyinligi sabablari haqida hisob-kitoblar juda xilma-xildir - ular sayyoramizdan uzoqda va juda zaif porlaydi.
Hikoyalar va ismlar
1785-yilda Gerschel kuzatayotgan qoʻshaloq yulduzlar roʻyxatida jism paydo boʻldi. Yulduz 40 Eridani B deb nomlangan. Aynan u oq toifadan ko'rilgan birinchi odam hisoblanadi.mittilar. 1910 yilda Rassel bu samoviy jismning yorug'lik darajasi juda past ekanligini, garchi rang harorati ancha yuqori ekanligini payqadi. Vaqt oʻtishi bilan bu sinfdagi samoviy jismlarni alohida toifaga ajratishga qaror qilindi.
1844 yilda Bessel Procyon B, Sirius B ni kuzatish natijasida olingan ma'lumotlarni o'rganar ekan, ularning ikkalasi ham vaqti-vaqti bilan to'g'ri chiziqdan siljigan, ya'ni yaqin sun'iy yo'ldoshlar bor, degan qarorga keldi. Ilmiy hamjamiyat uchun bunday taxmin dargumondek tuyuldi, chunki sun'iy yo'ldoshni ko'rib bo'lmasdi, og'ishlarni esa faqat massasi nihoyatda katta bo'lgan (Sirius, Prokyonga o'xshash) samoviy jism bilan izohlash mumkin edi
1962 yilda Klark o'sha paytda mavjud bo'lgan eng katta teleskop bilan ishlagan holda Sirius yaqinida juda xira osmon jismini aniqladi. Aynan u Sirius B deb atalgan, xuddi Bessel ilgari taklif qilgan sun'iy yo'ldosh. 1896 yilda tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, Procyon ham sun'iy yo'ldoshga ega edi - u Procyon B deb nomlangan. Shuning uchun Besselning g'oyalari to'liq tasdiqlandi.
