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

3 отличных продукта для того, чтобы сбросить лишний вес 3 отличных продукта для того, чтобы сбросить лишний вес

Внимательно присмотритесь к тому, что именно кладете в тарелку каждый день

Популярная механика
По ОМС и не только: самый подробный гид по ЭКО По ОМС и не только: самый подробный гид по ЭКО

Пары, у которых не получается зачать ребенка, могут воспользоваться ЭКО

Cosmopolitan
Тела при нагревании расширяются, но не всегда Тела при нагревании расширяются, но не всегда

Что сдерживает тепловое расширение в уникальном сплаве из четырех элементов

ТехИнсайдер
Евгений Федоров Евгений Федоров

Tequilajazzz наконец-то выпускает новый альбом «Камни» — впервые за 12 лет

Собака.ru
Больше президенток и законов о насилии: 10 важных достижений феминисток в XXI веке Больше президенток и законов о насилии: 10 важных достижений феминисток в XXI веке

Главные достижения феминисток за последние 25 лет

Forbes
«У нас общий бюджет»: Ханна и Пашу тратят на домашний персонал 2 млн в месяц «У нас общий бюджет»: Ханна и Пашу тратят на домашний персонал 2 млн в месяц

Ханна (Анна Иванова) и Пашу (Павел Курьянов) готовы щедро платить за комфорт

Cosmopolitan
Блогер Verona: «Моя уникальность не в лишнем весе» Блогер Verona: «Моя уникальность не в лишнем весе»

Инстаблогера Верону Берникову знают, благодаря ее зажигательным танцам и шуткам

Cosmopolitan
Вертикаль Вертикаль

Что и на какой высоте ждет вас при подъеме от Земли

N+1
Похудение по группе крови: прислушайся к зову предков Похудение по группе крови: прислушайся к зову предков

Диета и образ жизни зависят от группы крови

Cosmopolitan
Природа искусства. Хизер Роуз: Музей современной любви Природа искусства. Хизер Роуз: Музей современной любви

Отрывок из книги Хизер Роуз "Музей современной любви" о познании себя

СНОБ
Девушка встретила любовь всей своей жизни, когда сменила номер телефона Девушка встретила любовь всей своей жизни, когда сменила номер телефона

Джейд Скотт и Мэтью Ньюман поженились благодаря старой сим-карте девушки

Cosmopolitan
Зимний дворец Зимний дворец

Исторические интерьеры и экспозиции Зимнего дворца

Культура.РФ
«Всегда эксперимент». Краткий гид по российскому портвейну «Всегда эксперимент». Краткий гид по российскому портвейну

Какой портвейн достоин вашего внимания?

СНОБ
«Сын королевы - насильник»: Викторию Дайнеко возмутил скандал с принцем Эндрю «Сын королевы - насильник»: Викторию Дайнеко возмутил скандал с принцем Эндрю

Полиция прекратила расследование дела о насилии в отношении сына Елизаветы II

Cosmopolitan
Солистка СБПЧ Евгения Борзых — о сказке для взрослых и силе одиночества Солистка СБПЧ Евгения Борзых — о сказке для взрослых и силе одиночества

Евгения Борзых — о музыкальной сказке группы СБПЧ и сериале «Большая секунда»

РБК
4 правила. Как мужчине выжить в эпоху феминизма 4 правила. Как мужчине выжить в эпоху феминизма

Как не путать феминизм с матриархатом

СНОБ
Неокрестьяне и «манящий агротех» с кофемашинами в парниках: как французы вовлекают молодёжь в сельское хозяйство Неокрестьяне и «манящий агротех» с кофемашинами в парниках: как французы вовлекают молодёжь в сельское хозяйство

Как частные предприниматели доказывают, что фермерство — это прибыльный бизнес

VC.RU
Детки – не конфетки и не булочки Детки – не конфетки и не булочки

Как не вырастить ребёнка полным

Здоровье
История одной песни: Flash in the Night — Secret Service, 1981 История одной песни: Flash in the Night — Secret Service, 1981

История великого космического хита от шведских мальчиков

Maxim
Конец домовладения и лесное отшельничество: как пережить кризис среднего возраста Конец домовладения и лесное отшельничество: как пережить кризис среднего возраста

Книга Уильяма Бриджеса «Трансформация себя. Осмысление изменений в жизни»

Forbes
«Это все мое, родное»: лучшая точка для отдыха в России «Это все мое, родное»: лучшая точка для отдыха в России

Fвторские программы по Северному Приладожью, которые открывают новые маршруты

Psychologies
Дочки-матери Дочки-матери

Известные девушки, их мамы, сестры и дочери рассуждают на тему возраста

Grazia
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
Счастье — есть: 6 групп продуктов, которые быстро поднимут тебе настроение Счастье — есть: 6 групп продуктов, которые быстро поднимут тебе настроение

Список полезных и при этом улучшающих самочувствие и тонус продуктов

Лиза
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
Шифры на вашем счете Шифры на вашем счете

Cвою цифровую наличность сегодня можете создать и вы

GQ
Правило нижнего белья Правило нижнего белья

Почему так важно выстраивать личные границы с детства

Лиза
Уже рядом: 5 отличных книг о будущем Уже рядом: 5 отличных книг о будущем

Подборка книг, которая поможет узнать, что будет с человечеством завтра

Популярная механика
Вызов, который стоит принять Вызов, который стоит принять

Победители и призеры Паралимпиады в Токио

Лиза
На Мальорке обнаружили древний бронзовый меч балеарского типа На Мальорке обнаружили древний бронзовый меч балеарского типа

Археологи обнаружили бронзовый меч балеарского типа 793 года до нашей эры

N+1
Открыть в приложении