Вселенная. Краткий путеводитель по пространству и времени: от Солнечной системы до самых далеких галактик и от Большого взрыва до будущего Вселенной

Самые тяжелые из известных в настоящее время белых карликов имеют массы около 1,3 солнечных, самые легкие – около 0,2. Интересно, что легкие карлики должны возникать из легких звезд, но при массе менее примерно 0,8 солнечной светило не успеет закончить свою жизнь, даже если оно возникло почти сразу после Большого взрыва. Так что самые легкие белые карлики возникли в двойных системах в результате процесса обмена веществом, а не из одиночных звезд.

Белый карлик с массой больше чандрасекаровской (примерно 1,4 массы Солнца) теряет устойчивость и коллапсирует в нейтронную звезду. Однако чаще всего углеродно-кислородные белые карлики чуть раньше (при немного меньшей массе) становятся неустойчивыми относительно начала в них термоядерной реакции горения углерода, приводящей к взрыву – сверхновой типа Ia.

Субраманьян Чандрасекар в 1931 г. обосновал существование верхнего предела масс белых карликов. Этот же результат независимо от него был получен Эдмундом Стонером, Вильгельмом Андерсоном и Львом Ландау.

Будучи продуктами эволюции многочисленных маломассивных звезд, белые карлики и сами являются весьма многочисленными, их число составляет более нескольких процентов от всех звезд Галактики, т. е. десятки миллиардов. Известны десятки тысяч белых карликов, в подавляющем большинстве – в нашей Галактике. Обнаруживать старые одиночные объекты этого типа непросто – они успевают остыть до температур в несколько тысяч градусов, что при небольшом радиусе делает их очень слабыми источниками. Поэтому они видны в основном в солнечной окрестности на расстояниях менее 1000 световых лет. Вещество внутри остывших белых карликов может перейти в новое состояние – кристаллизоваться.

Белые карлики могут очень быстро вращаться. Самые быстрые из них имеют периоды (т. е. «сутки») меньше минуты, и при размере объектов, сравнимом с размером Земли, скорость на экваторе достигает тысячи километров в секунду (порядка процента от скорости света!). Кроме того, белые карлики могут образовать очень тесную двойную систему с большой орбитальной скоростью. Рекорд принадлежит системе HM Рака, где «год» длится около 5 минут, т. е. орбитальная скорость превосходит миллион километров в час. Такая система должна быть мощным источником гравитационных волн, которые можно будет зарегистрировать с помощью космического лазерного интерферометра, такого как проект eLISA (Evolved Laser Interferometer Space Antenna, Усовершенствованный космический лазерный интерферометр).

Первые обнаруженные белые карлики являются компонентами двойных систем. Впоследствии оказалось, что двойственность белых карликов может приводить к важным последствиям: взрывам и синтезу элементов.

В достаточно тесных системах на некоторой стадии эволюции вещество может начать перетекать с одной звезды на другую – начинается аккреция. Захват вещества белым карликом приводит к появлению интересных источников излучения. Падение 1 г вещества на белый карлик приводит к выделению примерно 10 млрд Дж энергии, поэтому поток газа с нормальной звезды на компактную является причиной мощного излучения. Есть несколько типов источников, связанных с аккрецией на белые карлики: например, поляры. Свое название они получили благодаря сильной поляризации их излучения, что связано с мощными магнитными полями белых карликов.

В нашей Галактике находятся десятки миллиардов белых карликов.

Магнитные поля белых карликов могут достигать очень больших величин – в миллиард раз больших, чем у Солнца. Впрочем, подобные объекты редки, однако даже типичные белые карлики могут иметь сильные магнитные поля, в тысячи и даже в миллионы раз больше солнечных.

Поляры относятся к катаклизмическим переменным звездам. Как следует из их названия, эти источники показывают большие вариации блеска. Но среди них есть источники, чья переменность имеет действительно катастрофический характер, – это так называемые новые звезды.

Вспышка новой – это термоядерный взрыв на поверхности аккрецирующего белого карлика в двойной системе.