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

Как полюбить спорт и перестать насильно заставлять себя заниматься: научный подход Как полюбить спорт и перестать насильно заставлять себя заниматься: научный подход

Может ли обычный человек получать удовольствие от физических нагрузок?

Популярная механика
Присоединяй и властвуй Присоединяй и властвуй

Примеры объявления одним государством об аннексии другого

Дилетант
Астрономы нашли наиболее вероятного кандидата в беззвездное гало темной материи субгалактической массы Астрономы нашли наиболее вероятного кандидата в беззвездное гало темной материи субгалактической массы

Астрономы подтвердили статус Cloud-9 как кандидата в объекты типа RELHIC

N+1
Как страховался российский экспорт Как страховался российский экспорт

Чем запомнились знаковые сделки в истории страхования экспортных контрактов?

РБК
Эмоциональный интеллект Эмоциональный интеллект

Новое представление о том, что значит быть «умным»

kiozk originals
Найден способ повысить износостойкость стали в агрессивной среде Найден способ повысить износостойкость стали в агрессивной среде

Покрытие может существенно повысить защиту морской и прибрежной инфраструктуры

Популярная механика
Новый континент Новый континент

Интерьер в стиле американской классики

SALON-Interior
Всё плохо и ничего не болит: 5 признаков проблем с печенью Всё плохо и ничего не болит: 5 признаков проблем с печенью

Признаки, которые указывают на заболевания печени

Cosmopolitan
Американский маникюр: быстро делается, долго держится Американский маникюр: быстро делается, долго держится

Слышала ли ты хотя бы раз про американскую технику маникюра?

Cosmopolitan
Между Танзанией и Казахстаном Между Танзанией и Казахстаном

Компания Reckitt впервые включила в свое гендерное исследование Россию

РБК
Cамка богомола, Декстер и ангарский маньяк: сериалы о самых странных убийцах Cамка богомола, Декстер и ангарский маньяк: сериалы о самых странных убийцах

Сериалы о маньяках и пугают, и завораживают одновременно

Cosmopolitan
Юлия Пересильд улетела в космос для съемок. Рассказываем о фильме и показываем ее фото. Без скафандра Юлия Пересильд улетела в космос для съемок. Рассказываем о фильме и показываем ее фото. Без скафандра

Фотографии главной героини еще не снятого, но уже нашумевшего фильма «Вызов»

Maxim
Отступление немоты Отступление немоты

Игорь Гулин о «Кажется Эстер» Кати Петровской

Weekend
Первых кроманьонцев заподозрили в охоте на хищников ради меха и материалов для украшений Первых кроманьонцев заподозрили в охоте на хищников ради меха и материалов для украшений

Археологи проанализировали фаунистический материал из пещеры Бачо-Киро

N+1
Почему зубная эмаль светло-желтая, а не идеально белая Почему зубная эмаль светло-желтая, а не идеально белая

Идеально белых от природы зубов практически не существует

Популярная механика
Хозяин тайги Хозяин тайги

Как иркутский миллиардер Николай Буйнов добывает нефть и газ в сибирской глуши

Forbes
Бывшие актер и менеджер Skillbox запустили российский аналог MasterClass. Смогут ли курсы российских знаменитостей принести миллиарды? Бывшие актер и менеджер Skillbox запустили российский аналог MasterClass. Смогут ли курсы российских знаменитостей принести миллиарды?

Образовательная платформа «Уроки легенд» с курсами от знаменитостей

Inc.
Как «Фейсбук» узнает, о чем ты только что говорил? Как «Фейсбук» узнает, о чем ты только что говорил?

Правда ли, что телефон тебя подслушивает?

Maxim
Космические пришельцы Космические пришельцы

С далёких планет и комет к нам постоянно прилетают вестники их существования

Наука и жизнь
Звезда сериала «Игра в кальмара» Чон Хо Ен: от модели с характером до мировой знаменитости Звезда сериала «Игра в кальмара» Чон Хо Ен: от модели с характером до мировой знаменитости

Актриса Чон Хо Ен стала настоящей звездой.

Maxim
Стас Круглицкий: «Я не политик, мне нечего волноваться» Стас Круглицкий: «Я не политик, мне нечего волноваться»

Блогер Стас Круглицкий рассказал о том, планирует ли он стать музыкантом

ЖАРА Magazine
Прародиной современных домашних лошадей назвали степи Причерноморья Прародиной современных домашних лошадей назвали степи Причерноморья

Прародина современных домашних лошадей находится в Причерноморских степях

N+1
Здесь звезда не падала: что не так с гипотезой о «содомском метеорите» Здесь звезда не падала: что не так с гипотезой о «содомском метеорите»

Почему научное сообщество усомнилось в гипотезе о «содомском метеорите»

N+1
19 безобразных архитектурных решений российских городов 19 безобразных архитектурных решений российских городов

Русская урбанистика, бессмысленная и беспощадная

Maxim
Карина Андоленко. В потоке Карина Андоленко. В потоке

Карина Андоленко не боится залезть в кроличью нору и узнать что-то новое

Коллекция. Караван историй
Да, я молодец Да, я молодец

11 способов перестать постоянно ждать одобрения от окружающих

Лиза
Трудности перевода: что не так с голосовыми помощниками Трудности перевода: что не так с голосовыми помощниками

Почему сфера голосовых помощников еще далека от инновационных прорывов?

Inc.
17 человек умерли от паленой водки в Орске. Вспоминаем еще три самых массовых отравления алкоголем в России 17 человек умерли от паленой водки в Орске. Вспоминаем еще три самых массовых отравления алкоголем в России

Истории массовых отравлений алкоголем в России

Maxim
Золотая лихорадка Золотая лихорадка

Что такое моделинг в Китае

Vogue
Рентгеновская спектроскопия никелатов подтвердила современную теорию сверхпроводимости Рентгеновская спектроскопия никелатов подтвердила современную теорию сверхпроводимости

Физики применили метод рентгеновской спектроскопии для исследования никелата

N+1
Открыть в приложении