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
Вызов, который стоит принять Вызов, который стоит принять

Мы пообщались с победителями и призерами Паралимпиады в Токио

Добрые советы
Собаки могут предупредить о распространении опасной «лихорадки долины» Собаки могут предупредить о распространении опасной «лихорадки долины»

Ученые показали, что собаки также как и человек страдают от лихорадки долины

ТехИнсайдер
Что делать, чтобы не заболеть раком груди: 11 работающих советов Что делать, чтобы не заболеть раком груди: 11 работающих советов

На что нужно обратить внимание, чтобы снизить шансы на рак груди

Cosmopolitan
Как быстро возбудить девушку: 12 способов (гид, который стоит держать под рукой) Как быстро возбудить девушку: 12 способов (гид, который стоит держать под рукой)

Не знаете, как быстро возбудить девушку до предела? Вы по адресу!

Playboy
Маргарет Митчелл и ее Ред: как превратить личную драму в великий роман Маргарет Митчелл и ее Ред: как превратить личную драму в великий роман

Маргарет Митчелл написала лишь один роман, но какой!

Cosmopolitan
Крафтовая революция. Кто такие биргики и как они меняют культуру потребления в России Крафтовая революция. Кто такие биргики и как они меняют культуру потребления в России

Как возникла и развивается культура биргиков в России?

СНОБ
Советы для оратора-технаря: планирование выступлений на техническую тему Советы для оратора-технаря: планирование выступлений на техническую тему

Как облегчить выступление на техническую тему и о чем нужно помнить

Популярная механика
Цена красоты: что с собой делает Виктория Лопырева и сколько это стоит Цена красоты: что с собой делает Виктория Лопырева и сколько это стоит

Виктория Лопырева очень сильно отличается от себя образца 10-летней давности

Cosmopolitan
Андрей Столыпин. Звезда для Андрей Столыпин. Звезда для

Андрей Столыпин — о своей жизни и дружбе с неформалами

Коллекция. Караван историй
Вы из Вы из

В какие только сообщества ни объединялись пользователи Живого Журнала

Esquire
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

Женщина, которая хочет в общей сложности родить 17 раз

Cosmopolitan
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
5 фильмов о непростых отношениях с технологиями 5 фильмов о непростых отношениях с технологиями

Кино о технологиях: от несбывшихся мечтаний до пугающих прогнозов.

GQ
16 ненужных вещей, без которых ты не представляешь своей жизни 16 ненужных вещей, без которых ты не представляешь своей жизни

Вещи, которые нам совершенно не нужны, но без которых совершенно невозможно жить

Cosmopolitan
Не из твоего романа: 13 литературных героев, с которыми отношений не построишь Не из твоего романа: 13 литературных героев, с которыми отношений не построишь

Среди персонажей известных книг есть как хорошие люди, так и мерзавцы

Cosmopolitan
Вредные советы для предпринимателей: как попросить денег на стартап Вредные советы для предпринимателей: как попросить денег на стартап

Прочитайте эти советы для привлечения денег в стартап и сделайте наоборот

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
Из бухгалтера в визажиста: как я изменила свою судьбу Из бухгалтера в визажиста: как я изменила свою судьбу

Как часто, идя на поводу у страхов, мы занимаемся нелюбимыми делами

Psychologies
5 важных навыков для достойной жизни после 50 5 важных навыков для достойной жизни после 50

Чего от нас ждут окружающие после 50? И что нужно нам самим?

Psychologies
Игорь Саруханов: Игорь Саруханов:

Интервью с певцом и композитором Игорем Сарухановым

Караван историй
Археологи нашли погребение алеманнского всадника с вооружением и гребнем из слоновой кости Археологи нашли погребение алеманнского всадника с вооружением и гребнем из слоновой кости

Археологи обнаружили в Баварии два погребения алеманнов VI века нашей эры

N+1
«Эко-культура» запустит «Парник» «Эко-культура» запустит «Парник»

Компания приступила к строительству очередного тепличного комплекса

Агроинвестор
Стоит ли переплачивать за дорогой корпус для компьютера Стоит ли переплачивать за дорогой корпус для компьютера

В чем преимущества дорогого компьютерного корпуса и стоит ли экономить на нем?

CHIP
5 необъяснимых фактов о нашем мозге 5 необъяснимых фактов о нашем мозге

В этой статье MAXIM собрал 5 необъяснимых фактов о нашем мозге

Maxim
Нас везут к злой колдунье: история мальчика, тайно жившего в Бухенвальде Нас везут к злой колдунье: история мальчика, тайно жившего в Бухенвальде

История самого юного узника концлагеря

Cosmopolitan
Они идут Они идут

Часы сегодня — средство самовыражения и туристический аттракцион

Вокруг света
Легко повторить дома: необычные виды французского маникюра Легко повторить дома: необычные виды французского маникюра

Французский маникюр снова в тренде

Cosmopolitan
Александр Раппопорт о женщинах на кухне, консервативной Москве и гиде Michelin Александр Раппопорт о женщинах на кухне, консервативной Москве и гиде Michelin

Александр Раппопорт о том, почему сейчас женщины начали занимать должности шефов

Forbes
Открыть в приложении