Что такое аккреционные диски?

Популярная механикаНаука

Бывают ли плоские звёзды

Звезды любого размера – от красных карликов до голубых сверхгигантов – имеют примерно сферическую форму.

Алексей Левин

И все же в космосе есть великое множество объектов, которые вполне соответствуют столь экстравагантному титулу. Их научное название — аккреционные диски. Звезды, подобно людям, предпочитают объединяться в пары — так называемые бинарные системы. Это столь частое явление, что классик американской астрономии Цецилия Пейн-Гапочкин, которая первой доказала, что вещество Вселенной в основном состоит из водорода, как-то пошутила, что три из двух выбранных наудачу звезд входят в состав какой-нибудь бинарной системы.

Сбежать к соседу

Для определенности сначала остановимся на бинарных системах, состоящих из нормальных (то есть сжигающих водород) звезд главной последовательности, обращающихся вокруг единого центра инерции. Каков типичный механизм переноса вещества внутри достаточно тесной звездной пары? Как правило, обе звезды порождены одним и тем же молекулярным облаком и потому имеют одинаковый состав, но различные начальные массы. Более тяжелая звезда первой сжигает запасы водорода, теряет стабильность, многократно увеличивается в размере и превращается в красный гигант. При этом она может не только заполнить свою полость Роша, но и выйти за ее пределы. В таком случае центр звезды уже не сможет удержать своим тяготением вещество раздувшейся оболочки, и звезда начнет терять вещество. Значительная часть этого газа пройдет сквозь горловину на стыке полостей Роша и попадет в гравитационный плен к звезде-компаньонке. Из-за исхудания звезды-донора ее полость Роша будет стягиваться, из-за чего скорость утечки вещества со временем увеличится. Даже когда сравняются массы звезд, утечка только замедлится, но не прекратится вовсе.

06b14dd49a69f6f0984ae5a223c18df6.jpg
Аккреционный диск – это структура, которая образуется из вещества, вращающегося вокруг центрального тела – молодой звезды или протозвезды, белого карлика, нейтронной звезды или черной дыры. Вещество диска под действием гравитации по спирали падает на центральную звезду, при этом происходит разогрев вещества, что порождает электромагнитное излучение, длина волны которого зависит от типа звезды. Диски вокруг молодых звезд и протозвезд излучают в длинноволновом (инфракрасном) диапазоне, а вокруг компактных массивных объектов типа нейтронных звезд и черных дыр – в коротковолновом (рентгеновском).

Перенос вещества знаменует начало сложной эволюции звездной пары. Вторая (менее массивная) звезда захватывает материю соседки и увеличивает свой угловой момент. Чтобы сохранить суммарный момент бинарной системы, звезды сближаются. Позже, когда первая звезда становится легче компаньонки, они начинают расходиться — опять же в силу сохранения общего углового момента. Однако если вторая звезда успеет выйти за границы своей полости Роша, она тоже окажется обречена на потерю плазмы.

Эти превращения чреваты различными исходами, и астрономы пока не умеют их точно моделировать. Однако не подлежит сомнению, что часть выброшенной материи выходит на орбиты, целиком окружающие звездную пару. Чаще всего эта материя образует плоское вращающееся кольцо, которое называется диском экскреции (от лат. excretio — «выделение»). В особых обстоятельствах звездная пара может даже утонуть в шарообразном газовом облаке, порожденном ушедшей в пространство плазмой. Вто же время каждая звезда имеет шансы обзавестись своим собственным колечком поменьше и поплотнее — аккреционным диском (accretio, «прирост»). Возможны и более экзотические сценарии (такие как столкновение и слияние звезд или же съедение соседки более крупной звездой), но в такие дебри мы не станем даже заглядывать.

3896b2fb60a12016ab15be1d4c8bd8ed.jpg
Полости Роша разграничивают области гравитационного влияния каждого из компаньонов в двойной звездной системе. Все, что находится внутри соответ-ствующей полости, может обращаться только вокруг «своей» звезды. Перетекать из одной полости в другую вещество может только через «горловину», соединяющую полости.

До сих пор речь шла о нормальных звездных парах, но для запуска аккреции вполне достаточно, чтобы всего один партнер обладал газовой оболочкой, способной раздуваться и уходить сквозь горловину полости Роша. Поэтому аккреция возникает, и когда бинарная система объединяет обычную звезду с телом из вырожденной материи, то есть белым карликом, или нейтронной звездой, или даже с черной дырой (исторически аккреционные диски впервые обнаружили при наблюдении белых карликов, имеющих в компаньонах обычные звезды). Более того, именно такие аккреционные процессы имеют наиболее эффектные последствия. Хорошие примеры — взрыв сверхновой типа Iа, обусловленный длительной аккрецией на поверхность белого карлика, почти достигшего верхнего предела своей массы, а также возникновение рентгеновского пульсара, вызванное аккрецией на сильно намагниченную нейтронную звезду. Тем не менее аккреционные диски в системах обычных двойных звезд более типичны — хотя бы потому, что таких пар гораздо больше.

Центрами аккреции могут оказаться и одиночные космические объекты. Любое тело, окруженное газовой или газопылевой средой, притягивает ее частицы, и они могут либо на его поверхность, либо формировать аккреционный диск (что с успехом делают молодые звезды, недавно сформировавшиеся из газопылевых облаков). Однако все же наиболее интересные феномены наблюдаются в аккреционных дисках, возникших в тесных бинарных системах.

Полости Роша

Каждая звезда окружена областью пространства, где господствует ее собственное притяжение, а не гравитация соседки. Размер этой зоны, естественно, зависит от массы звезды. Если такие области пересечь плоскостью, в которой движутся оба светила, получится нечто вроде восьмерки — две вытянутые в линию петельки с единственной общей точкой на отрезке, соединяющем звездные центры (для большей наглядности придется остановить время, ведь эта фигура вращается). В этой точке каждая из звезд тянет в свою сторону с одинаковой силой, и суммарный вектор гравитации оказывается равным нулю. Ее называют первой точкой Лагранжа, хотя вообще-то двумя десятками лет ранее ее выявил Леонард Эйлер.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Чистота в доме: 10 способов сократить количество пыли, которые многие игнорируют Чистота в доме: 10 способов сократить количество пыли, которые многие игнорируют

Вы регулярно убираете, а пыль все равно лежит слоями?

Популярная механика
Умные самолеты: человеко-машинный интерфейс для гражданской авиации Умные самолеты: человеко-машинный интерфейс для гражданской авиации

Сергей Дяченко работает над новым человеко-машинным интерфейсом для авиации

Популярная механика
Май 2025 стал одним из самых жарких за всю историю наблюдений Май 2025 стал одним из самых жарких за всю историю наблюдений

За последние 22 месяца средняя температура была на 1,5°C выше

ТехИнсайдер
«Ашрам Шамбалы». Часть 2: Доведение до самоубийства и секс с учителем — чем жили последователи секты «Ашрам Шамбалы». Часть 2: Доведение до самоубийства и секс с учителем — чем жили последователи секты

Как секта «Ашрам Шамбалы» зарабатывает капитал, сталкивается с милицией

СНОБ
Когда медицина перестает быть бумажной: как Москва лечит людей и спасает деревья Когда медицина перестает быть бумажной: как Москва лечит людей и спасает деревья

Как электронная медицина спасает сотни деревьев?

Правила жизни
Когда смешно, уже не страшно Когда смешно, уже не страшно

Елена Новикова – о жизни за 50, отношениях с телом, детьми и своими страхами

Домашний Очаг
Есть ли польза от дронов в сельском хозяйстве Есть ли польза от дронов в сельском хозяйстве

Дроны помогают контролировать этапы роста и развития выращиваемых культур

Популярная механика
Hyundai Creta. Те же яйца, только свежая партия Hyundai Creta. Те же яйца, только свежая партия

Hyundai Creta — обновленный крепкий кроссовер с невысокой ценой

4x4 Club
Что нельзя говорить тому, кто разочаровался в жизни Что нельзя говорить тому, кто разочаровался в жизни

Что делать, если вы поняли, что вашего близкого посещают суицидальные мысли?

Psychologies
«Музей современной любви» — история любви, рассказанная через перформанс художницы Марины Абрамович. Публикуем фрагмент романа «Музей современной любви» — история любви, рассказанная через перформанс художницы Марины Абрамович. Публикуем фрагмент романа

Отрывок из романа Хизер Роуз, сочетающего современное искусство и психологию

Esquire
От «мира любой ценой» до мировой войны От «мира любой ценой» до мировой войны

Мюнхенский договор 1938 года оказался безуспешной попыткой предотвратить войну

Дилетант
Сколько стоит воссоздать родословную Сколько стоит воссоздать родословную

Сколько стоит создать родословную?

СНОБ
Анастасия Красовская Анастасия Красовская

Можно бесконечно смотреть на огонь, воду и актрису Анастасию Красовскую

Собака.ru
Гайд по экранам ноутбуков: что важно знать Гайд по экранам ноутбуков: что важно знать

Мы собрали для вас краткий гайд, который поможет разобраться в типах дисплеев

CHIP
Искусственный интеллект и бионическое тело: как продлить жизнь человека с помощью технологий Искусственный интеллект и бионическое тело: как продлить жизнь человека с помощью технологий

Мечты о вечной жизни могут стать реальностью

Playboy
Генотипы А и D вируса гепатита В распространились по Европе около 4000 лет назад Генотипы А и D вируса гепатита В распространились по Европе около 4000 лет назад

Гепатит В развивался еще в эпоху неолита и бронзы

N+1
Работа и онкология: как рассказать начальству о раке и помочь заболевшему сотруднику Работа и онкология: как рассказать начальству о раке и помочь заболевшему сотруднику

Как защитить интересы онкологического пациента в больнице и на работе

Forbes
«Терпят измены, лишь бы не работать»: экс-муж Полины Гагариной осудил содержанок «Терпят измены, лишь бы не работать»: экс-муж Полины Гагариной осудил содержанок

Дмитрий Исхаков высказался о взаимоотношениях женщин и мужчин

Cosmopolitan
Титановые ногти: новый вид маникюра, который устраняет ломкость и слоение Титановые ногти: новый вид маникюра, который устраняет ломкость и слоение

Крепкие ногти — несбыточная мечта многих девушек

Cosmopolitan
Как носить неформальные костюмы? Показывает музыкант и певец Zoloto Как носить неформальные костюмы? Показывает музыкант и певец Zoloto

Костюмы, в которых переживать осень будет куда ярче и приятнее

Esquire
«ГИБДД может задержать на 48 часов». Что будет, если не оплатить штраф «ГИБДД может задержать на 48 часов». Что будет, если не оплатить штраф

Как долго можно не оплачивать штрафы

РБК
8 способов набрать вес и не испортить здоровье 8 способов набрать вес и не испортить здоровье

Как понять, есть ли у вас недостаток веса

РБК
Города, ушедшие под воду Города, ушедшие под воду

Эти "Атлантиды" тысячелетиями ждут своего часа, чтобы их исследовали

Популярная механика
Страшно. Интересно Страшно. Интересно

Интернет — это пристанище огромного количества субкультурных явлений

GQ
Как планеты получили свои названия Как планеты получили свои названия

Знаете ли вы, что когда-то Уран назывался… Георгом?

Популярная механика
“Меня зовут _____”: множественные лица Зодиака “Меня зовут _____”: множественные лица Зодиака

Профайл на самого неуловимого убийцу в истории

Esquire
Инструмент шантажа: зачем обвиняемых по экономическим делам отправляют в СИЗО Инструмент шантажа: зачем обвиняемых по экономическим делам отправляют в СИЗО

Обвиняемых отправляют под стражу, чтобы получить признание вины

Forbes
Зима близко: руководство по тренировкам в холодную погоду Зима близко: руководство по тренировкам в холодную погоду

Занятия в холодное время года дают особые преимущества

Men’s Health
Главред «Новой газеты» Дмитрий Муратов получил Нобелевскую премию мира. Кажется, это понравилось не всем Главред «Новой газеты» Дмитрий Муратов получил Нобелевскую премию мира. Кажется, это понравилось не всем

Дмитрия Муратова и Марию Ресса наградили за «усилия по защите свободы слова»

СНОБ
Фильмы о Джеймсе Бонде, которые нам не суждено увидеть Фильмы о Джеймсе Бонде, которые нам не суждено увидеть

Вспоминаем, какие части бондианы мир так и не увидел и почему

Esquire
Открыть в приложении