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
Правила защиты от «сложных» членов семьи Правила защиты от «сложных» членов семьи

Как быть, если общение с некоторыми членами семьи лишь портит вам нервы?

Psychologies
Откуда к нам прилетела межзвездная комета? Астрономы впервые отследили ее путь Откуда к нам прилетела межзвездная комета? Астрономы впервые отследили ее путь

Астрономам впервые удалось точно установить, откуда прибыл межзвездный гость

Inc.
«Парень велел мне спрятаться от его друзей на кухню и не выходить» «Парень велел мне спрятаться от его друзей на кухню и не выходить»

Почему молодой человек не захотел знакомить свою девушку с друзьями?

Psychologies
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Названы 12 лучших видеоигр для развития интеллекта у детей Названы 12 лучших видеоигр для развития интеллекта у детей

Видеоигры, которые помогут развить память и критическое мышление у детей

Inc.
Как криптовалютный стартап из Сан-Франциско обошел Coinbase по объему сделок Как криптовалютный стартап из Сан-Франциско обошел Coinbase по объему сделок

Dydx — стартап, который обошел крупнейшую криптовалютную биржу Америки

Forbes
В сперме не было ни одного сперматозоида: как я перенесла неудачную попытку ЭКО В сперме не было ни одного сперматозоида: как я перенесла неудачную попытку ЭКО

Беременность не всегда наступает быстро

Cosmopolitan
Между Танзанией и Казахстаном Между Танзанией и Казахстаном

Компания Reckitt впервые включила в свое гендерное исследование Россию

РБК
Чертова Золушка. Чем плохи сказки, на которых мы выросли Чертова Золушка. Чем плохи сказки, на которых мы выросли

Послушание, терпение, награда — классическая схема большинства сказок

СНОБ
Проблемы XXI века: 6 причин, из-за которых мы стареем быстрее Проблемы XXI века: 6 причин, из-за которых мы стареем быстрее

6 современных причин старения

VOICE
24 часа с Лёлей Гущиной 24 часа с Лёлей Гущиной

Один день участницы шоу «Студия СОЮЗ» на ТНТ Лёлей Гущиной

Cosmopolitan
Евгения Крюкова: Евгения Крюкова:

Интервью со звездой сериала «Подражатель» Евгенией Крюковой

Караван историй
Диета на неделю: как похудеть, если очень нужно, но некогда Диета на неделю: как похудеть, если очень нужно, но некогда

Рассказываем, как выстроить сбалансированное и сытное меню диеты на неделю

Cosmopolitan
Тимур и его команда Тимур и его команда

Все стены в квартире Тимати отданы под огромную коллекцию современного искусства

AD
«Я никогда не хотел секса»: асексуальность нужно лечить? «Я никогда не хотел секса»: асексуальность нужно лечить?

Как живется асексуалам и можно ли пробудить «нулевое» либидо?

Psychologies
Кого на Руси замуж не брали: 8 недостатков, которых не прощали женщинам Кого на Руси замуж не брали: 8 недостатков, которых не прощали женщинам

Кому же из девушек на Руси предстояло остаться в одиночестве?

Cosmopolitan
Вторичный рынок Jeep Renegade. Итальянский внук американского дедушки Вторичный рынок Jeep Renegade. Итальянский внук американского дедушки

Jeep Renegade — отличное сочетание озорной внешности и отличной динамики

4x4 Club
От теплой ванны до гимнастики: как избавиться от боли во время месячных? От теплой ванны до гимнастики: как избавиться от боли во время месячных?

Почему во время месячных болит живот и можно ли избавиться от этой проблемы?

Psychologies
Платформы говорят Платформы говорят

Cтриминговые сервисы множатся и производят огромное количество контента

GQ
«Там считают, если взял выходной — не любишь свою работу»: музыканты из Кирова зарабатывают в Китае $1500 в месяц «Там считают, если взял выходной — не любишь свою работу»: музыканты из Кирова зарабатывают в Китае $1500 в месяц

Как музыканту найти контракт в Китае и с каким трудностями можно столкнуться?

VC.RU
Внимание на экран Внимание на экран

Почему человеческое внимание теперь ценится больше человеческой жизни

Esquire
Удалить шесть зубов и сразу поставить импланты: какие технологии будущего используют в стоматологии уже сейчас Удалить шесть зубов и сразу поставить импланты: какие технологии будущего используют в стоматологии уже сейчас

О будущем, которое уже наступило в современных стоматологических клиниках

Популярная механика
Достоверность существования стерильных нейтрино увеличили на порядок Достоверность существования стерильных нейтрино увеличили на порядок

Результаты поиска осцилляций между электронными и стерильными нейтрино

N+1
Брак втроем: что связывало Ленина, Крупскую и Арманд Брак втроем: что связывало Ленина, Крупскую и Арманд

«Партия прогулистов» — так называли эту троицу: Арманд, Крупскую и Ленина

Cosmopolitan
«В поисках памяти. Возникновение новой науки о человеческой психике» «В поисках памяти. Возникновение новой науки о человеческой психике»

Отрывкок из книги «Возникновение новой науки о человеческой психике»

N+1
Край гор и долин Край гор и долин

Почему Судеты стали яблоком раздора

Дилетант
Весит 170 кг и все время голодна: из-за редкой болезни девушка постоянно ест Весит 170 кг и все время голодна: из-за редкой болезни девушка постоянно ест

История Анны Хэнкинс, которая постоянно испытывает голод

Cosmopolitan
Слишком поздно: адвокат по разводам рассказал о признаках скорого разрыва Слишком поздно: адвокат по разводам рассказал о признаках скорого разрыва

Какие красные флажки предшествуют разрыву

Cosmopolitan
Прививка от этого рака работает: что нужно знать про рак шейки матки Прививка от этого рака работает: что нужно знать про рак шейки матки

Рак шейки матки – одно из самых распространенных женских заболеваний

Cosmopolitan
Открыть в приложении