Белые карлики

БЕЛЫЕ КАРЛИКИ - компактные звёзды с массами , сравнимыми с массой Солнца , но с радиусами R, примерно в 100 раз меньшими радиуса Солнца . Вследствие малых размеров ср. плотность Б. к. (~10⁶ г/см³) в миллионы раз выше плотности норм. звёзд. При таких плотностях давление вещества определяется электронным вырожденным газом. Поэтому часто Б. к. наз. вырожденными звёздами. Название "Б. к." связано с цветом первых открытых представителей этого класса - Сириуса В и 40 Эридана В - горячих белых звёзд. Позднее были открыты и более холодные жёлтые и красные Б. к. Все они относятся к звёздам, находящимся на одной из конечных стадий эволюции звёзд. По числу Б. к. составляют 3-10% всех звёзд Галактики.

Б. к. существуют благодаря устойчивому равновесию сил гравитации и давления вырожденного газа электронов, к-рое определяется практически только плотностью вещества и почти не зависит от темп-ры и хим. состава (поскольку в недрах Б. к. нет водорода, а у др. элементов число электронов на ед. массы почти постоянно). Вследствие однозначной связи давления с плотностью теория предсказывает однозначное соотношение между , и R Б. к.: чем больше масса, тем меньше радиус. Более того, должен существовать верхний предел массы Б. к. (т. н. Чандрасекара предел ), превышение этого предела на поздних стадиях эволюции приводит к гравитац. коллапсу звезды. Существование предела массы у Б. к. (он был рассчитан С. Чандрасекаром в 1931 г.) объясняется тем, что с ростом плотности скорость электронов приближается к предельной, т. е. к скорости света. Из-за этого давление р растёт с плотностью r недостаточно быстро (р ~ r^4/3), чтобы удержать звезду в устойчивом равновесии. Для устойчивости равновесия необходим рост давления более быстрый, чем при показателе степени ⁴/₃ (см. Гравитационный коллапс). Потере устойчивости способствуют также нейтронизация вещества и эффекты общей теории относительности.

По совр. представлениям, Б. к. образуется из норм. звезды с начальной массой в неск. после сброса внеш. слоев, окружающих плотное ядро звезды (конечная масса Б. к. всегда меньше 1,4 ). Образование плотного ядра внутри норм, звезды (это ядро впоследствии переходит в Б. к.) связано с исчерпанием термоядерного горючего в центральной области звезды. После сброса оболочки (см. Планетарные туманности) ядро, практически лишённое источников термоядерной энергии, имеет очень высокую темп-ру поверхности (Т_п до >2^.10⁵К) и постепенно остывает, переходя в Б. к. У наиболее горячего из известных Б. к. Т_п >7^.10⁴К, у наиболее холодных - ок. 5^.10³ К. Осн. источником светимости Б. к. явл. просто расход тепловой энергии ионов, запасённой в недрах звезды. На стадии образования и начального остывания Б. к. существенную роль в эволюции играют нейтринные потери. Теория остывания одиночных Б. к. предсказывает связь светимости L с возрастом, в общих чертах подтверждаемую наблюдениями (светимости соответствует возраст ~10⁹ лет). При очень низких светимостях (меньше ) в недрах Б. к. должна происходить кристаллизация, однако точность наблюдений пока недостаточна, чтобы заметить её эффекты. Если Б. к. входит в тесную двойную систему, то существенный вклад в его светимость может давать термоядерное горение на поверхности аккрецируемого вещества звезды-спутника. Это горение имеет, по-видимому, нестационарный характер, что, возможно, объясняет вспышки новых звёзд и новоподобных звёзд.

Получены спектры неск. сотен Б. к. Они сильно отличаются от спектров обычных звёзд. Линии поглощения в спектрах Б. к. сильно уширены. Кроме того, они испытывают гравитац. красное смещение, эквивалентное скорости в неск. десятков км/с. Оба эффекта помогают проверить теоретич. соотношение масса - радиус. Хим. состав атмосфер Б. к., определяемый по спектрам, также очень необычен. У большинства Б. к. атмосферы состоят почти из чистого водорода, содержание др. элементов в десятки и сотни раз снижено по сравнению с норм. звёздами. В то же время в недрах этих Б. к. водорода не должно быть, иначе они бы взорвались из-за быстрого выделения энергии при термоядерном горении водорода. У др. Б. к. осн. элемент в атмосферах - гелий, а водорода в сотни тыс. раз меньше. Различия в составе атмосфер Б. к. объясняются эффектами эволюции, аккреции и разделения вещества в сильном гравитац. поле (ускорение свободного падения на поверхности Б. к. ~10⁸ см/с²).

У десятка Б. к. обнаружена сильная поляризация излучения или расщепление спектр. линий вследствие Зеемана эффекта, что указывает на существование у Б. к. магн. полей от 10⁶ до 10⁸ Гс. Ещё у ~10 Б. к. обнаружены оптич. пульсации с периодами 10²-10³с.

Лит.: Белые карлики. Сб. ст., пер. с англ., М., 1975; Блинников С. И., Белые карлики, М., 1977.

(С.И. Блинников)