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 лучших стилей тренировки для похудения: эксперты рассказали, как выбрать подходящий способ сжечь лишний вес 5 лучших стилей тренировки для похудения: эксперты рассказали, как выбрать подходящий способ сжечь лишний вес

Подборка тренировочных стилей для избавления от целлюлита и толcтых животов

Популярная механика
Екатерина Климова: Если хочешь чего-то большего, сделай это сама Екатерина Климова: Если хочешь чего-то большего, сделай это сама

Екатерина Климова – о семейных буднях, женском счастье и, конечно, о красоте

Добрые советы
1647-летний можжевельник из Финляндии назвали старейшим древесным растением тундры и Европы 1647-летний можжевельник из Финляндии назвали старейшим древесным растением тундры и Европы

Старейший можжевельник из Финляндии рос с 260 по 1906 год

N+1
7 качеств, которые помогут вам сблизиться с партнером 7 качеств, которые помогут вам сблизиться с партнером

Умение выстраивать здоровые отношения — то, чему учатся всю жизнь

Psychologies
7 фильмов о великих художниках 7 фильмов о великих художниках

Выдающиеся фильмы о живописцах, от эпохи Возрождения до XX века

СНОБ
9 малоизвестных, но хороших советских фильмов (часть 2) 9 малоизвестных, но хороших советских фильмов (часть 2)

Самое время открыть для себя другую сторону советского кино

Maxim

Женщина, которая хочет в общей сложности родить 17 раз

Cosmopolitan
Запечатывает от мороза: почему ты должна сделать японский маникюр этой осенью Запечатывает от мороза: почему ты должна сделать японский маникюр этой осенью

Самый эффективный способ восстановить ногти — сделать японский маникюр

Cosmopolitan
BTS BTS

Клип BTS стал абсолютным рекордом среди музыкальных видео на YouTube

ЖАРА Magazine
Мужчина выгнал сына из дома. Когда тот разбогател, отец потребовал денег Мужчина выгнал сына из дома. Когда тот разбогател, отец потребовал денег

Воспитательные методы отцов граничат с жестокостью — в этом убедился наш герой

Psychologies
Археологи нашли в Израиле древнейшие рыболовные крючки Западной Евразии Археологи нашли в Израиле древнейшие рыболовные крючки Западной Евразии

Археологи обнаружили в долине реки Иордан 19 рыболовных костяных крючков

N+1
Безопасность вместо развития: какой капитализм построили в России за 30 лет Безопасность вместо развития: какой капитализм построили в России за 30 лет

30 лет назад Россия выбрала курс на строительство капитализма

Forbes
Внутри таштыкской погребальной куклы обнаружили останки взрослого мужчины Внутри таштыкской погребальной куклы обнаружили останки взрослого мужчины

Археологи исследовали погребальную куклу таштыкской культуры

N+1
Все о каско: сколько стоит, где оформить, что покрывает и другое Все о каско: сколько стоит, где оформить, что покрывает и другое

Для чего автомобилисты страхуют машину по каско?

РБК
Как построить телескоп Как построить телескоп

«Когда я заглянул в свой телескоп, я лишился дара речи»

Популярная механика
6 культовых фильмов про творческих пьяниц 6 культовых фильмов про творческих пьяниц

Фильмы про творческих людей, которые только и делают, что пьют и философствуют

GQ
«Чем хлеб белее, тем умрешь скорее»: навигатор еды от диетолога Майкла Поллана «Чем хлеб белее, тем умрешь скорее»: навигатор еды от диетолога Майкла Поллана

Книга диетолога Майкла Поллана — отличный навигатор по разумному питанию

Forbes
Ловушка ложной скромности: почему самореклама не ругательство, а залог успеха Ловушка ложной скромности: почему самореклама не ругательство, а залог успеха

Отрывок из книги Стефани Сворд-Уильямс «К черту скромность!»

Forbes
Мамонтов и другую арктическую мегафауну погубил рост влажности Мамонтов и другую арктическую мегафауну погубил рост влажности

Мамонтов погубили не охотники, а потепление климата и рост влажности

N+1
«Это вам не красивое кино». Женщина рассказала, как стала частным детективом «Это вам не красивое кино». Женщина рассказала, как стала частным детективом

Александра Квик уже год как бросила работу бухгалтера и стала частным детективом

Cosmopolitan
Как матери бросили вызов патриархальному «американскому счастью» 1960-х Как матери бросили вызов патриархальному «американскому счастью» 1960-х

Отрывок из книги Мэгги Доэрти о женской дружбе и эмансипации в 1960-х

Forbes
20 лет спустя: как сейчас выглядят модели из парфюмерной рекламы нулевых 20 лет спустя: как сейчас выглядят модели из парфюмерной рекламы нулевых

Как выглядят музы парфюмеров сейчас?

VOICE
Пора проявить гибкость Пора проявить гибкость

Как сохранить суставы в рабочем состоянии?

Men’s Health
«Уходите, вы плохие»: почему сервис онлайн-психотерапии расстался со 100 психологами «Уходите, вы плохие»: почему сервис онлайн-психотерапии расстался со 100 психологами

Сервис онлайн-психотерапии Zigmund.Online радикально проредил персонал

Forbes
Строит магазины без окон, чтобы люди теряли счёт времени и думали о покупках: как IKEA заставляет тратить больше Строит магазины без окон, чтобы люди теряли счёт времени и думали о покупках: как IKEA заставляет тратить больше

Большая часть продаж IKEA приходится на незапланированные покупки посетителей

VC.RU
Размер не имеет значения Размер не имеет значения

10 правил организации пространства на маленькой кухне

Добрые советы
«Боль в твоей голове: Откуда она берется и как от нее избавиться» «Боль в твоей голове: Откуда она берется и как от нее избавиться»

Отрывок из книги Аманды Эллисон «Боль в твоей голове» о головной боли

N+1
Отношения с абьюзером — путь к посттравматическому расстройству Отношения с абьюзером — путь к посттравматическому расстройству

Что такое посттравматическое расстройство и как с ним бороться

Psychologies
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
«Мой 16-летний сын стал отцом-одиночкой» «Мой 16-летний сын стал отцом-одиночкой»

Незапланированная беременность юной подружки сына — страшный сон родителей!

Psychologies
Открыть в приложении