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

Вот о чем может рассказать цвет ваших ногтей: за ним нужно следить очень внимательно Вот о чем может рассказать цвет ваших ногтей: за ним нужно следить очень внимательно

Иногда цвет ногтей может говорить о наличии серьезных патологий

Популярная механика
Опера — это весело? Какие постановки заставляли публику смеяться Опера — это весело? Какие постановки заставляли публику смеяться

Почему опера — это весело

РБК
Исследование: духи разрушают защитное поле организма. К чему это может привести? Исследование: духи разрушают защитное поле организма. К чему это может привести?

Использование духов и лосьонов способно нарушить микробиом кожи человека

Inc.
Уловки автодилеров: как не переплатить при покупке автомобиля Уловки автодилеров: как не переплатить при покупке автомобиля

На что обращать внимание при покупке автомобиля в дилерском центре

СНОБ
Отец телевидения Владимир Зворыкин: история изобретения, изменившего мир Отец телевидения Владимир Зворыкин: история изобретения, изменившего мир

Почему отец телевидения Владимир Зворыкин возненавидел свое творение

ТехИнсайдер
Анастасия Вертинская: Анастасия Вертинская:

Анастасия Вертинская вспоминает свое детство и рассказывает о родителях

Караван историй
Трудно быть камнем: каким получился новый альбом Tequilajazzz Трудно быть камнем: каким получился новый альбом Tequilajazzz

что происходит с музыкой и лирическим героем пластинки Tequilajazzz

РБК
РПП: как лечить расстройства пищевого поведения РПП: как лечить расстройства пищевого поведения

Что такое РПП, какие они бывают и можно ли их вылечить

РБК
Почему важно следить за давлением в шинах: советы водителям Почему важно следить за давлением в шинах: советы водителям

Неправильное давление в шинах может обернуться серьезными проблемами

РБК
Без границ: зачем создавать сервис для инвалидов-путешественников Без границ: зачем создавать сервис для инвалидов-путешественников

Globe4all развивает путешествия для людей с ограниченными возможностями

Inc.
Изменение климата сократило срок службы водохранилищ в высокогорной Азии Изменение климата сократило срок службы водохранилищ в высокогорной Азии

Тающие ледники размывают породу в горах и приносят больше осадка

N+1
«Матчу» — 6 лет: важные для телеканала рекорды к его дню рождения «Матчу» — 6 лет: важные для телеканала рекорды к его дню рождения

В ноябре 2021 года главному спортивному телеканалу страны исполняется 6 лет

Esquire
Неудачные свидания после знакомства в интернете: 5 историй Неудачные свидания после знакомства в интернете: 5 историй

Кому-то удается найти себе пару через приложения, но точно не нашим героям

Psychologies
Почку генетически модифицированной свиньи впервые подключили к человеку Почку генетически модифицированной свиньи впервые подключили к человеку

Она проработала три дня и не вызвала отторжения

N+1
Как поставить пароль на файлы, папки, диски: 3 проверенных способа Как поставить пароль на файлы, папки, диски: 3 проверенных способа

Можно запретить другим людям доступ к отдельным файлам, папкам или даже диску

CHIP
«Жизнь ребенка в России предопределена»: как четыре женщины меняют школы в регионах «Жизнь ребенка в России предопределена»: как четыре женщины меняют школы в регионах

Как работает проект «Учитель для России» и за счет чего живет

Forbes
«Ни одного года мы не ели хлеба вволю» «Ни одного года мы не ели хлеба вволю»

«В соседнем селе 7 июня умерли с голоду в один день шестнадцать человек»

Наука
«Прощай, сестра»: история одного семейного крушения «Прощай, сестра»: история одного семейного крушения

Наша героиня столкнулась с предательством людей, которых считала самыми близкими

Psychologies
Применение инсектицида тиаклоприда оказалось опасным для популяций пресноводных насекомых Применение инсектицида тиаклоприда оказалось опасным для популяций пресноводных насекомых

Тиаклоприд оказался токсичным для пресноводных насекомых

N+1
Премьер-министр и шахтер: Кейт Миддлтон изучила свое генеалогическое дерево Премьер-министр и шахтер: Кейт Миддлтон изучила свое генеалогическое дерево

Кейт Миддлтон призналась, что изучила свое генеалогическое дерево

Cosmopolitan
«Парень опозорил меня перед всей семьей, оценив мою готовку на 6 баллов из 10​​» «Парень опозорил меня перед всей семьей, оценив мою готовку на 6 баллов из 10​​»

Представьте, что вы приготовили ужин. И он понравился всем, кроме любимого

Psychologies
Удивительные технологии заточки ножей Удивительные технологии заточки ножей

Как бы аккуратно вы ни пользовались ножом, он неизбежно затупится

Популярная механика
Секс и саспенс в Белграде Секс и саспенс в Белграде

«Дунай» Любови Мульменко, поляроидный снимок докарантинной эпохи

Weekend
Непрофессионализм и ограничения: что мешает пивоварам работать с футбольными клубами в России Непрофессионализм и ограничения: что мешает пивоварам работать с футбольными клубами в России

Почему продажа пива на стадионах может помочь развитию российского футбола

Inc.
«Что-то не так с Гэлвинами». Как одна семья помогла ученым исследовать природу шизофрении «Что-то не так с Гэлвинами». Как одна семья помогла ученым исследовать природу шизофрении

История семьи, в которой у шести детей из двенадцати диагностировали шизофрению

СНОБ
«Слово, вызывающее беспокойство, неловкость и отвращение» «Слово, вызывающее беспокойство, неловкость и отвращение»

Как «Монологи вагины» завоевали слушателей

Weekend
Распознать любой ценой: как искусственный интеллект научился понимать арабский язык Распознать любой ценой: как искусственный интеллект научился понимать арабский язык

Кажется, что у ИИ с лингвистикой не должно возникнуть проблем. Но так ли это?

Популярная механика
Победа Ливерпуля Победа Ливерпуля

Как актриса Джоди Комер добилась успеха

Glamour
10 актеров одной роли, чья дальнейшая карьера не сложилась, — где они сегодня? 10 актеров одной роли, чья дальнейшая карьера не сложилась, — где они сегодня?

Актеры одной роли, которым так и не удалось прыгнуть выше головы

Cosmopolitan
Забил 144 гола, стал участником секс-скандала и ругался с Карпиным. Топ-10 фактов о лучшем футболисте страны Артеме Дзюбе Забил 144 гола, стал участником секс-скандала и ругался с Карпиным. Топ-10 фактов о лучшем футболисте страны Артеме Дзюбе

Самые громкие истории, связанные с Артемом Дзюбой

Maxim
Открыть в приложении