Xhuxhi i bardhë është një yll mjaft i zakonshëm në hapësirën tonë. Shkencëtarët e quajnë atë si rezultat i evolucionit të yjeve, faza e fundit e zhvillimit. Në total, ekzistojnë dy skenarë për modifikimin e një trupi yjor, në një rast faza përfundimtare është një yll neutron, në tjetrin një vrimë e zezë. Xhuxhët janë hapi i fundit evolucionar. Ata kanë sisteme planetare rreth tyre. Shkencëtarët ishin në gjendje ta përcaktonin këtë duke ekzaminuar ekzemplarë të pasuruar me metal.
Sfondi
Xhuxhët e bardhë janë yje që tërhoqën vëmendjen e astronomëve në vitin 1919. Për herë të parë, një trup i tillë qiellor u zbulua nga një shkencëtar nga Holanda, Maanen. Për kohën e tij, specialisti bëri një zbulim mjaft atipik dhe të papritur. Xhuxhi që ai pa dukej si një yll, por kishte përmasa të vogla jo standarde. Megjithatë, spektri ishte sikur të ishte një trup qiellor masiv dhe i madh.
Arsyet për një fenomen kaq të çuditshëm kanë tërhequr shkencëtarët për mjaft kohë, kështu që janë bërë shumë përpjekje për të studiuar strukturën e xhuxhëve të bardhë. Përparimi u bë kur ata shprehën dhe vërtetuan supozimin e bollëkut të strukturave të ndryshme metalike në atmosferën e një trupi qiellor.
Është e nevojshme të sqarohet se metalet në astrofizikë janë të gjitha llojet e elementeve, molekulat e të cilave janë më të rënda se hidrogjeni, heliumi dhe përbërja e tyre kimike është më progresive se këto dy përbërje. Heliumi, hidrogjeni, siç arritën të vërtetojnë shkencëtarët, janë më të përhapur në universin tonë se çdo substancë tjetër. Bazuar në këtë, u vendos që çdo gjë tjetër të caktohet si metale.
Zhvillimi i temës
Megjithëse xhuxhët e bardhë shumë të ndryshëm në madhësi nga Dielli u panë për herë të parë në vitet njëzet, vetëm gjysmë shekulli më vonë njerëzit zbuluan se prania e strukturave metalike në atmosferën yjore nuk është një fenomen tipik. Siç doli, kur përfshihen në atmosferë, përveç dy substancave më të zakonshme, më të rëndat, ato zhvendosen në shtresat më të thella. Substancat e rënda, duke qenë ndër molekulat e heliumit, hidrogjenit, duhet të lëvizin përfundimisht në thelbin e yllit.
Kishte disa arsye për këtë proces. Rrezja e një xhuxhi të bardhë është e vogël, trupa të tillë yjor janë shumë kompakt - nuk është për asgjë që ata morën emrin e tyre. Mesatarisht, rrezja është e krahasueshme me atë të tokës, ndërsa pesha është e ngjashme me peshën e një ylli që ndriçon sistemin tonë planetar. Ky raport i dimensioneve dhe peshës shkakton një përshpejtim jashtëzakonisht të madh të sipërfaqes gravitacionale. Rrjedhimisht, depozitimi i metaleve të rënda në atmosferën e hidrogjenit dhe heliumit ndodh vetëm disa ditë tokësore pasi molekula të hyjë në masën totale të gaztë.
Veçoritë dhe kohëzgjatja
Ndonjëherë karakteristikat e xhuxhëve të bardhëjanë të tilla që procesi i sedimentimit të molekulave të substancave të rënda mund të vonohet për një kohë të gjatë. Opsionet më të favorshme, nga këndvështrimi i një vëzhguesi nga Toka, janë procese që zgjasin miliona, dhjetëra miliona vjet. Megjithatë, periudha të tilla kohore janë jashtëzakonisht të shkurtra në krahasim me jetëgjatësinë e vetë trupit yjor.
Evolucioni i një xhuxhi të bardhë është i tillë që shumica e formacioneve të vëzhguara nga njeriu në këtë moment janë tashmë disa qindra milionë vjet të Tokës. Nëse e krahasojmë këtë me procesin më të ngadalshëm të përthithjes së metaleve nga bërthama, ndryshimi është më se i rëndësishëm. Prandaj, zbulimi i metalit në atmosferën e një ylli të caktuar të vëzhgueshëm na lejon të konkludojmë me siguri se trupi fillimisht nuk kishte një përbërje të tillë atmosferike, përndryshe të gjitha përfshirjet metalike do të ishin zhdukur shumë kohë më parë.
Teori dhe praktikë
Vëzhgimet e përshkruara më sipër, si dhe informacioni i mbledhur gjatë shumë dekadave për xhuxhët e bardhë, yjet neutron, vrimat e zeza, sugjeruan që atmosfera merr përfshirje metalike nga burime të jashtme. Shkencëtarët fillimisht vendosën se ky është mediumi midis yjeve. Një trup qiellor lëviz nëpër një lëndë të tillë, e grumbullon mediumin në sipërfaqen e tij, duke pasuruar kështu atmosferën me elementë të rëndë. Por vëzhgimet e mëtejshme treguan se një teori e tillë është e pabazueshme. Siç specifikuan ekspertët, nëse ndryshimi i atmosferës do të ndodhte në këtë mënyrë, xhuxhi do të merrte kryesisht hidrogjen nga jashtë, pasi mediumi midis yjeve u formua në masën e tij nga hidrogjeni dhemolekulat e heliumit. Vetëm një përqindje e vogël e mediumit janë komponime të rënda.
Nëse teoria e formuar nga vëzhgimet parësore të xhuxhëve të bardhë, yjeve neutron, vrimave të zeza do të justifikohej, xhuxhët do të përbëheshin nga hidrogjeni si elementi më i lehtë. Kjo nuk do të lejonte ekzistencën e as trupave qiellorë të heliumit, sepse heliumi është më i rëndë, që do të thotë se grumbullimi i hidrogjenit do ta fshihte plotësisht atë nga syri i një vëzhguesi të jashtëm. Bazuar në praninë e xhuxhëve të heliumit, shkencëtarët arritën në përfundimin se mjedisi ndëryjor nuk mund të shërbejë si burimi i vetëm dhe madje kryesor i metaleve në atmosferën e trupave yjor.
Si të shpjegohet?
Shkencëtarët që studiuan vrimat e zeza, xhuxhët e bardhë në vitet 70 të shekullit të kaluar, sugjeruan se përfshirjet metalike mund të shpjegohen me rënien e kometave në sipërfaqen e një trupi qiellor. Vërtetë, në një kohë ide të tilla konsideroheshin shumë ekzotike dhe nuk morën mbështetje. Kjo ishte kryesisht për shkak të faktit se njerëzit nuk dinin ende për praninë e sistemeve të tjera planetare - dihej vetëm sistemi ynë diellor "shtëpia".
Një hap i rëndësishëm përpara në studimin e vrimave të zeza, xhuxhët e bardhë u bë në fund të dekadës së ardhshme, të tetë të shekullit të kaluar. Shkencëtarët kanë në dispozicion instrumente veçanërisht të fuqishme infra të kuqe për vëzhgimin e thellësive të hapësirës, të cilat bënë të mundur zbulimin e rrezatimit infra të kuq rreth një prej astronomëve të njohur xhuxh të bardhë. Kjo u zbulua pikërisht rreth xhuxhit, atmosfera e të cilit përmbante metalikepërfshirje.
Rrezatimi infra të kuq, i cili bëri të mundur vlerësimin e temperaturës së xhuxhit të bardhë, u tha gjithashtu shkencëtarëve se trupi yjor është i rrethuar nga një substancë që mund të thithë rrezatimin yjor. Kjo substancë nxehet në një nivel specifik të temperaturës, më pak se ai i një ylli. Kjo ju lejon të ridrejtoni gradualisht energjinë e zhytur. Rrezatimi ndodh në rrezen infra të kuqe.
Shkenca ec përpara
Spektrat e xhuxhit të bardhë janë bërë objekt studimi i mendjeve të përparuara të botës së astronomëve. Siç doli, prej tyre mund të merrni mjaft informacion në lidhje me tiparet e trupave qiellorë. Me interes të veçantë ishin vëzhgimet e trupave yjor me rrezatim të tepërt infra të kuq. Aktualisht, ka qenë e mundur të identifikohen rreth tre duzina sisteme të këtij lloji. Përqindja e tyre kryesore u studiua duke përdorur teleskopin më të fuqishëm Spitzer.
Shkencëtarët, duke vëzhguar trupat qiellorë, zbuluan se dendësia e xhuxhëve të bardhë është dukshëm më e vogël se ky parametër, karakteristik për gjigantët. U zbulua gjithashtu se rrezatimi i tepërt infra të kuq është për shkak të pranisë së disqeve të formuar nga një substancë specifike që mund të thithë rrezatimin e energjisë. Është ai që më pas rrezaton energji, por në një gamë të ndryshme gjatësi vale.
Disqet janë jashtëzakonisht afër dhe ndikojnë në masën e xhuxhëve të bardhë në një farë mase (që nuk mund të kalojë kufirin Chandrasekhar). Rrezja e jashtme quhet disku detrital. Është sugjeruar se është formuar gjatë shkatërrimit të ndonjë trupi. Mesatarisht, rrezja është e krahasueshme në madhësi me Diellin.
Nëse i kushtoni vëmendje sistemit tonë planetar, bëhet e qartë se relativisht afër "shtëpisë" mund të vëzhgojmë një shembull të ngjashëm - këto janë unazat që rrethojnë Saturnin, madhësia e të cilave është gjithashtu e krahasueshme me rrezen e yllin tonë. Me kalimin e kohës, shkencëtarët kanë zbuluar se kjo veçori nuk është e vetmja që kanë të përbashkët xhuxhët dhe Saturnin. Për shembull, si planeti ashtu edhe yjet kanë disqe shumë të hollë, të cilët nuk janë transparent kur përpiqen të shkëlqejnë përmes dritës.
Përfundime dhe zhvillimi i teorisë
Për shkak se unazat e xhuxhëve të bardhë janë të krahasueshëm me ato që rrethojnë Saturnin, është bërë e mundur të formulohen teori të reja që shpjegojnë praninë e metaleve në atmosferën e këtyre yjeve. Astronomët e dinë se unazat rreth Saturnit janë formuar nga përçarja e baticës së disa trupave që janë mjaft afër planetit për t'u prekur nga fusha e tij gravitacionale. Në një situatë të tillë, trupi i jashtëm nuk mund të ruajë gravitetin e vet, gjë që çon në shkelje të integritetit.
Rreth pesëmbëdhjetë vjet më parë, u prezantua një teori e re që shpjegonte formimin e unazave të xhuxhit të bardhë në një mënyrë të ngjashme. Supozohej se fillimisht xhuxhi ishte një yll në qendër të sistemit planetar. Trupi qiellor evoluon me kalimin e kohës, i cili kërkon miliarda vjet, fryhet, humbet guaskën e tij dhe kjo shkakton formimin e një xhuxhi, i cili gradualisht ftohet. Nga rruga, ngjyra e xhuxhëve të bardhë shpjegohet pikërisht nga temperatura e tyre. Për disa, vlerësohet në 200,000 K.
Sistemi i planetëve në rrjedhën e një evolucioni të tillë mund të mbijetojë, gjë që çon nëzgjerimi i pjesës së jashtme të sistemit në të njëjtën kohë me një ulje të masës së yllit. Si rezultat, formohet një sistem i madh planetësh. Planetët, asteroidët dhe shumë elementë të tjerë i mbijetojnë evolucionit.
Çfarë është më pas?
Përparimi i sistemit mund të çojë në paqëndrueshmërinë e tij. Kjo çon në bombardimin e hapësirës që rrethon planetin nga gurët, dhe asteroidët fluturojnë pjesërisht jashtë sistemit. Megjithatë, disa prej tyre lëvizin në orbita, herët a vonë duke u gjetur brenda rrezes diellore të xhuxhit. Përplasjet nuk ndodhin, por forcat e baticës çojnë në një shkelje të integritetit të trupit. Një grup asteroidësh të tillë merr një formë të ngjashme me unazat që rrethojnë Saturnin. Kështu, një disk mbeturinash formohet rreth yllit. Dendësia e xhuxhit të bardhë (rreth 10^7 g/cm3) dhe disku i tij detrital ndryshojnë ndjeshëm.
Teoria e përshkruar është bërë një shpjegim mjaft i plotë dhe logjik i një sërë fenomenesh astronomike. Nëpërmjet tij mund të kuptohet pse disqet janë kompakte, sepse një yll nuk mund të rrethohet nga një disk me rreze të krahasueshme me atë të diellit gjatë gjithë ekzistencës së tij, përndryshe disqe të tillë do të ishin në fillim brenda trupit të tij.
Duke shpjeguar formimin e disqeve dhe madhësinë e tyre, mund të kuptohet se nga vjen furnizimi i veçantë i metaleve. Mund të përfundojë në sipërfaqen yjore, duke e ndotur xhuxhin me molekula metalike. Teoria e përshkruar, pa kundërshtuar treguesit e zbuluar të densitetit mesatar të xhuxhëve të bardhë (të rendit 10^7 g/cm3), provon pse metalet vërehen në atmosferën e yjeve, pse matja e kimikatevePërbërja me mjete të mundshme të arritshme për njeriun dhe për çfarë arsye shpërndarja e elementeve është e ngjashme me atë karakteristikë të planetit tonë dhe objekteve të tjera të studiuara.
Teori: a ka ndonjë përfitim?
Ideja e përshkruar u përdor gjerësisht si bazë për të shpjeguar pse guaskat e yjeve janë të ndotura me metale, pse u shfaqën disqet e mbeturinave. Për më tepër, prej tij rrjedh se një sistem planetar ekziston rreth xhuxhit. Nuk është befasi në këtë përfundim, sepse njerëzimi ka vërtetuar se shumica e yjeve kanë sistemet e tyre të planetëve. Kjo është karakteristikë si për ata që janë të ngjashëm me Diellin, ashtu edhe për ata që janë shumë më të mëdhenj se dimensionet e tij - domethënë, prej tyre formohen xhuxhët e bardhë.
Temat nuk janë shterur
Edhe nëse e konsiderojmë teorinë e përshkruar më sipër si përgjithësisht të pranuar dhe të provuar, disa pyetje për astronomët mbeten të hapura edhe sot e kësaj dite. Me interes të veçantë është specifika e transferimit të materies midis disqeve dhe sipërfaqes së një trupi qiellor. Siç sugjerojnë disa, kjo është për shkak të rrezatimit. Teoritë që kërkojnë në këtë mënyrë për të përshkruar transportin e materies bazohen në efektin Poynting-Robertson. Ky fenomen, nën ndikimin e të cilit grimcat lëvizin ngadalë në një orbitë rreth një ylli të ri, duke u spirale gradualisht drejt qendrës dhe duke u zhdukur në një trup qiellor. Me sa duket, ky efekt duhet të shfaqet në disqet e mbeturinave që rrethojnë yjet, domethënë molekulat që janë të pranishme në disqe herët a vonë e gjejnë veten në afërsi të jashtëzakonshme me xhuxhin. Lëndët e ngurtai nënshtrohen avullimit, formohet gaz - i tillë në formën e disqeve është regjistruar rreth disa xhuxhave të vëzhguar. Herët a vonë, gazi arrin në sipërfaqen e xhuxhit, duke transportuar metale këtu.
Faktet e zbuluara vlerësohen nga astronomët si një kontribut i rëndësishëm për shkencën, pasi ato sugjerojnë se si janë formuar planetët. Kjo është e rëndësishme, pasi objektet për kërkime që tërheqin specialistë shpesh janë të padisponueshme. Për shembull, planetët që rrotullohen rreth yjeve më të mëdhenj se Dielli janë jashtëzakonisht të rrallë për t'u studiuar - është shumë e vështirë në nivelin teknik që është në dispozicion të qytetërimit tonë. Në vend të kësaj, njerëzit kanë qenë në gjendje të studiojnë sistemet planetare pas transformimit të yjeve në xhuxh. Nëse arrijmë të zhvillojmë në këtë drejtim, sigurisht që do të jetë e mundur të zbulohen të dhëna të reja për praninë e sistemeve planetare dhe karakteristikat e tyre dalluese.
Xhuxhët e bardhë, në atmosferën e të cilëve janë zbuluar metale, na lejojnë të marrim një ide për përbërjen kimike të kometave dhe trupave të tjerë kozmikë. Në fakt, shkencëtarët thjesht nuk kanë asnjë mënyrë tjetër për të vlerësuar përbërjen. Për shembull, duke studiuar planetët gjigantë, mund të merret një ide vetëm për shtresën e jashtme, por nuk ka informacion të besueshëm për përmbajtjen e brendshme. Kjo vlen edhe për sistemin tonë të "shtëpisë", pasi përbërja kimike mund të studiohet vetëm nga ai trup qiellor që ra në sipërfaqen e Tokës ose ku ishte e mundur të zbarkohej aparati i kërkimit.
Si po shkon?
Herët a vonë, sistemi ynë planetar do të bëhet gjithashtu "shtëpia" e një xhuxhi të bardhë. Siç thonë shkencëtarët, bërthama yjore kanjë sasi e kufizuar e lëndës për të marrë energji dhe herët a vonë reaksionet termonukleare janë shteruar. Gazi zvogëlohet në vëllim, dendësia rritet në një ton për centimetër kub, ndërsa në shtresat e jashtme reagimi vazhdon ende. Ylli zgjerohet, duke u bërë një gjigant i kuq, rrezja e të cilit është e krahasueshme me qindra yje të barabartë me Diellin. Kur guaska e jashtme pushon së "djeguri", brenda 100 mijë viteve ka një shpërndarje të materies në hapësirë, e cila shoqërohet me formimin e një mjegullnaje.
Bërthama e yllit, e çliruar nga guaska, ul temperaturën, gjë që çon në formimin e një xhuxhi të bardhë. Në fakt, një yll i tillë është një gaz me densitet të lartë. Në shkencë, xhuxhët shpesh quhen trupa qiellorë të degjeneruar. Nëse ylli ynë do të ishte i ngjeshur dhe rrezja e tij do të ishte vetëm disa mijëra kilometra, por pesha do të ruhej plotësisht, atëherë këtu do të ndodhte edhe një xhuxh i bardhë.
Veçoritë dhe pikat teknike
Lloji i trupit kozmik në shqyrtim është i aftë të shkëlqejë, por ky proces shpjegohet me mekanizma të tjerë përveç reaksioneve termonukleare. Shkëlqimi quhet i mbetur, shpjegohet me një ulje të temperaturës. Xhuxhi formohet nga një substancë, jonet e së cilës ndonjëherë janë më të ftohta se 15,000 K. Lëvizjet osciluese janë karakteristike për elementët. Gradualisht, trupi qiellor bëhet kristalor, shkëlqimi i tij dobësohet dhe xhuxhi evoluon në kafe.
Shkencëtarët kanë identifikuar një kufi në masë për një trup të tillë qiellor - deri në 1.4 pesha e Diellit, por jo më shumë se ky kufi. Nëse masa e kalon këtë kufi,ylli nuk mund të ekzistojë. Kjo është për shkak të presionit të një substance në një gjendje të ngjeshur - është më pak se tërheqja gravitacionale që ngjesh substancën. Ka një ngjeshje shumë të fortë, e cila çon në shfaqjen e neutroneve, substanca është e neutronizuar.
Procesi i kompresimit mund të çojë në degjenerim. Në këtë rast, formohet një yll neutron. Opsioni i dytë është ngjeshja e vazhdueshme, herët a vonë që çon në një shpërthim.
Parametrat dhe veçoritë e përgjithshme
Shkëlqimi bolometrik i kategorisë së konsideruar të trupave qiellorë në lidhje me karakteristikën e Diellit është më pak se rreth dhjetë mijë herë. Rrezja e xhuxhit është më pak se njëqind herë dielli, ndërsa pesha është e krahasueshme me atë karakteristikë të yllit kryesor të sistemit tonë planetar. Për të përcaktuar kufirin e masës për një xhuxh, u llogarit kufiri Chandrasekhar. Kur tejkalohet, xhuxhi evoluon në një formë tjetër të një trupi qiellor. Fotosfera e një ylli, mesatarisht, përbëhet nga lëndë e dendur, e vlerësuar në 105–109 g/cm3. Krahasuar me sekuencën kryesore, është rreth një milion herë më i dendur.
Disa astronomë besojnë se vetëm 3% e të gjithë yjeve në galaktikë janë xhuxhë të bardhë, dhe disa janë të bindur se çdo e dhjeta i përket kësaj klase. Vlerësimet ndryshojnë shumë në lidhje me arsyen e vështirësisë së vëzhgimit të trupave qiellorë - ata janë larg planetit tonë dhe shkëlqejnë shumë dobët.
Tregime dhe emra
Në vitin 1785, një trup u shfaq në listën e yjeve të dyfishtë, të cilin Herschel po vëzhgonte. Ylli u quajt 40 Eridani B. Është ajo që konsiderohet personi i parë i parë nga kategoria e bardhë.xhuxhët. Në vitin 1910, Russell vuri re se ky trup qiellor ka një nivel jashtëzakonisht të ulët të shkëlqimit, megjithëse temperatura e ngjyrës është mjaft e lartë. Me kalimin e kohës, u vendos që trupat qiellorë të kësaj klase të ndaheshin në një kategori të veçantë.
Në 1844, Bessel, duke studiuar informacionin e marrë nga gjurmimi i Procyon B, Sirius B, vendosi që të dy të zhvendoseshin nga një vijë e drejtë herë pas here, që do të thotë se ka satelitë të afërt. Një supozim i tillë dukej i pamundur për komunitetin shkencor, pasi asnjë satelit nuk mund të shihej, ndërsa devijimet mund të shpjegoheshin vetëm nga një trup qiellor, masa e të cilit është jashtëzakonisht e madhe (e ngjashme me Sirius, Procyon).
Në vitin 1962, Clark, duke punuar me teleskopin më të madh që ekzistonte në atë kohë, identifikoi një trup qiellor shumë të zbehtë pranë Siriusit. Ishte ai që quhej Sirius B, i njëjti satelit që Beseli kishte sugjeruar shumë kohë më parë. Në vitin 1896, studimet treguan se Procyon kishte edhe një satelit - ai quhej Procyon B. Prandaj, idetë e Besselit u konfirmuan plotësisht.
