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

5 космических технологий, которые теперь есть в ваших автомобилях 5 космических технологий, которые теперь есть в ваших автомобилях

Каждому уже удалось увидеть хотя бы частички космической технологии!

Популярная механика
Плохой ботокс: у девушки перекосилось лицо после неудачного укола в подбородок Плохой ботокс: у девушки перекосилось лицо после неудачного укола в подбородок

Тиктокерша поделилась историей о том, как неудачный укол ботокса изменил её лицо

Cosmopolitan
Жидкий свет сымитировал черную дыру Жидкий свет сымитировал черную дыру

Как ученые заставили поток поляритонов вести себя подобно черной дыре

N+1
Родители устроили собеседование невесте сына и отказались извиняться Родители устроили собеседование невесте сына и отказались извиняться

Знакомство с будущими свекром и свекровью — серьезное испытание

Psychologies
Психология влияния Психология влияния

Как не стать жертвой мастера влияния и убеждения

kiozk originals
Лекарственные травы не спасли молодую женщину в Древнем Перу Лекарственные травы не спасли молодую женщину в Древнем Перу

Древние жители Перу использовали разные травы в лекарственных целях

N+1
Вызов разуму: Нобелевскую премию по физике присудили за изучение сложности Вызов разуму: Нобелевскую премию по физике присудили за изучение сложности

Нобелевская премия «за вклад в наше понимание сложных физических систем»

Forbes
Молодо — зелено Молодо — зелено

Каково влияние ESG-трендов на жизнь людей сегодня и завтра

РБК
Ленин — гриб Ленин — гриб

Как появилась теория о том, что Владимир Ленин — гриб

Собака.ru
Изменение климата повысило риск красных приливов в Чукотском море Изменение климата повысило риск красных приливов в Чукотском море

Виновники красных приливов, оказались широко распространены в Чукотском море

N+1
Делай раз, делай два: какие продукты рекомендуются по группе крови Делай раз, делай два: какие продукты рекомендуются по группе крови

От группы крови зависит, какие продукты идут тебе на пользу, а какие — нет

VOICE
Авто по подписке Авто по подписке

Подписка на автомобиль. Что это такое и чем отличается от каршеринга

Лиза
Лесные дали Лесные дали

Лучший шеф-повар России снимает шляпу перед грибами

Tatler
Время старших Время старших

Как мы осознаем сегодня возраст? Рассуждают участницы сообщества Young Old

Домашний Очаг
Итого Итого

Как подсчитать свою личную инфляцию

Лиза
Дедушка, Егор и Наташа Дедушка, Егор и Наташа

Рассказ обладателя премии «Национальный бестселлер» Алексея Сальникова

Grazia
Все о матери Все о матери

Пенелопа Крус — об опыте материнства и традиционных ценностях

Glamour
Эйджизм: явный и скрытый Эйджизм: явный и скрытый

Так ли все радужно с корректностью нашей речи в плане эйджизма?

Домашний Очаг
Мужчина зарезал беременную третьим ребенком подругу, за то, что она его бросила Мужчина зарезал беременную третьим ребенком подругу, за то, что она его бросила

К сожалению, домашнее насилие не всегда заметно окружающим

Cosmopolitan
Зачем (и как) покупать и коллекционировать современное искусство Зачем (и как) покупать и коллекционировать современное искусство

Почему все больше людей интересуется приобретением современного искусства

РБК
Диабулимия: смертельное пищевое расстройство, о котором мало кто слышал Диабулимия: смертельное пищевое расстройство, о котором мало кто слышал

Диабулимия – пищевое расстройство, которое встречается у пациентов с диабетом

Cosmopolitan
Кукушки и другие гнездовые паразиты предпочли птиц с маленькими глазами Кукушки и другие гнездовые паразиты предпочли птиц с маленькими глазами

Гнездовые паразиты выбирают в качестве хозяев пернатых с небольшими глазами

N+1
Послания Павла: словарь Esquire по советам и мудростям основателя Telegram Послания Павла: словарь Esquire по советам и мудростям основателя Telegram

Главные заветы Павла Дурова

Esquire
Слова-маркеры Ксении Собчак. Что они говорят о настроениях среднего класса Слова-маркеры Ксении Собчак. Что они говорят о настроениях среднего класса

Список слов-маркеров от Ксении Собчак

СНОБ
Вомбаты какают кубиками, а древние люди явно ели сыр с плесенью. Зачем ученые изучают фекалии? Вомбаты какают кубиками, а древние люди явно ели сыр с плесенью. Зачем ученые изучают фекалии?

Фекалии человека и животных могут рассказать о мире больше, чем мы думаем

СНОБ
Психологические факты, которые изменят вашу жизнь Психологические факты, которые изменят вашу жизнь

Знания об устройстве мозга помогут изменить жизнь к лучшему

Psychologies
Синтетизированный нейросетью голос обманул людей и алгоритмы Синтетизированный нейросетью голос обманул людей и алгоритмы

Алгоритмы для синтеза речи способны обмануть алгоритмы для идентификации

N+1
Польские археологи раскопали на вилле центуриона древнеримскую посуду Польские археологи раскопали на вилле центуриона древнеримскую посуду

Археологи обнаружили набор качественной глиняной посуды в доме центуриона

N+1
Какие животные умеют петь? Какие животные умеют петь?

Поставленным голосом могут похвастаться даже некоторые грызуны

Популярная механика
Надуть надувателей: блогеры разоблачают телефонных мошенников, чтобы в мире стало «на одну обманутую бабушку меньше» Надуть надувателей: блогеры разоблачают телефонных мошенников, чтобы в мире стало «на одну обманутую бабушку меньше»

Кто такие скамбайтеры и как они борются с мошенниками?

VC.RU
Открыть в приложении