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

Мужчины никому не интересны: ученые изучили аудиторию приложений для знакомств и пришли к неутешительным выводам Мужчины никому не интересны: ученые изучили аудиторию приложений для знакомств и пришли к неутешительным выводам

Почему в интернете мужчины получают меньше внимания, чем девушки?

Популярная механика
Махореро Махореро

Махореро — это редкая драгоценность для понимающих людей

Weekend
Ингибиторы янус-киназы не повысиил риск рака при лечении ревматоидного артрита Ингибиторы янус-киназы не повысиил риск рака при лечении ревматоидного артрита

Ученые выяснили, что терапия артрита ингибиторами янус-киназы не провоцирует рак

N+1
8 способов стильно завязать платок 8 способов стильно завязать платок

Платок может гораздо больше, чем просто красоваться на шее!

Лиза
Сменила балет на «Игрушки»: как Агния Барто стала одной из главных детских поэтесс Сменила балет на «Игрушки»: как Агния Барто стала одной из главных детских поэтесс

История Агнии Барто, одной из главных детских поэтесс в России

Forbes
Сварить петуха и убежать от Лешего: славянские традиции октября Сварить петуха и убежать от Лешего: славянские традиции октября

Что же делало октябрь таким особенным для наших предков?

Psychologies
Как ухаживать за бородой Как ухаживать за бородой

Борода как женщина: приносит уйму радости и требует, чтобы за ней ухаживали

Maxim
«Убил возлюбленную»: что не так с тем, как СМИ говорят о насилии над женщинами «Убил возлюбленную»: что не так с тем, как СМИ говорят о насилии над женщинами

Сама виновата: почему СМИ поддерживает виктимблейдинг

Cosmopolitan
Археологи нашли древнего китайца с ампутированной в наказание ступней Археологи нашли древнего китайца с ампутированной в наказание ступней

Китайские археологи обнаружили погребение мужчины с ампутированной стопой

N+1
Все болезни — от нервов? Загадки психосоматики Все болезни — от нервов? Загадки психосоматики

Как именно наше душевное состояние влияет на тело?

Добрые советы
Антон Васильев. Катя и мужчины, которые ее любили... Антон Васильев. Катя и мужчины, которые ее любили...

Брат актрисы Екатерины Васильевой рассказывает о своей знаменитой семье

Коллекция. Караван историй
Читать, бояться! Триллеры, от которых мурашки по коже Читать, бояться! Триллеры, от которых мурашки по коже

12 страшных книжек для осеннего чтения

Cosmopolitan
«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
Не только любовница: что такое финансовая измена и как она убивает отношения Не только любовница: что такое финансовая измена и как она убивает отношения

Ложь о том, как люди тратят деньги, может привести к проблемам в паре

Cosmopolitan
Еще 10 фильмов, изображающих Россию в самом неприглядном свете Еще 10 фильмов, изображающих Россию в самом неприглядном свете

Кино про российскую действительность, от которой хочется схватиться за голову

Maxim
Хорошо, как дома Хорошо, как дома

Квартира в Санкт-Петербурге вдохновленная работами американских декораторов

AD
За самозанятость! За самозанятость!

Почему самозанятость — это выгодно и удобно

Лиза
Как поставить пароль на файлы, папки, диски: 3 проверенных способа Как поставить пароль на файлы, папки, диски: 3 проверенных способа

Можно запретить другим людям доступ к отдельным файлам, папкам или даже диску

CHIP
Древний житель Лаоса адаптировался к питанию в тропических лесах Древний житель Лаоса адаптировался к питанию в тропических лесах

Анализ изотопов цинка раскрыл диету индивида из пещеры Там-Па-Линг

N+1
Долгие проводы — лишние слезы: «Не время умирать» — чересчур драматичный финал бондианы с Дэниелом Крейгом Долгие проводы — лишние слезы: «Не время умирать» — чересчур драматичный финал бондианы с Дэниелом Крейгом

«Не время умирать» — пышные проводы Дэниела Крейга в качестве Джеймса Бонда

Esquire
5 лайхаков, которые уберегут деньги на вашем счету от мошенников 5 лайхаков, которые уберегут деньги на вашем счету от мошенников

Утечки данных, в том числе и банковских карт, происходят регулярно

CHIP
Британские онкологи связали прием каннабидиола с регрессом рака легкого у 80-летней пациентки Британские онкологи связали прием каннабидиола с регрессом рака легкого у 80-летней пациентки

Может ли каннабидиол влиять на рак легких?

N+1
Сувениры Севера Сувениры Севера

Норильск — город «Норникеля» и ворота главного природного сокровища Заполярья

Robb Report
Мы больше не хотим это видеть! 11 видов селфи, которые всех достали Мы больше не хотим это видеть! 11 видов селфи, которые всех достали

Все делают селфи, которые всех достали. Хватит!

Cosmopolitan
Место большой свободы. Марта Кетро — о том, что общего у «Живого журнала» и «квартала красных фонарей» в Гамбурге Место большой свободы. Марта Кетро — о том, что общего у «Живого журнала» и «квартала красных фонарей» в Гамбурге

Марта Кетро — как блог-платформа стала социальным лифтом для ее обитателей

Esquire
Как перенести данные с Android на Android: 7 способов Как перенести данные с Android на Android: 7 способов

Перенести данные со старого Android-смартфона намного легче, чем многие думают

CHIP
Электронный микроскоп превратили в 3D-сканер с атомарным разрешением Электронный микроскоп превратили в 3D-сканер с атомарным разрешением

Ученые разобрались с ближним порядком в аморфных телах

N+1
Халк на телефоне и силиконовый имплант: чудесные истории спасения от пуль Халк на телефоне и силиконовый имплант: чудесные истории спасения от пуль

Сохранить жизнь при перестрелке могут не только бронежилеты

Playboy
«Я влюбилась, поехала крыша!»: Галина Беседина призналась, что изменяла мужу «Я влюбилась, поехала крыша!»: Галина Беседина призналась, что изменяла мужу

Галина Беседина раскрыла причины первого развода и отсутствия детей

Cosmopolitan
Послания из ГУЛАГа. Фрагмент аудиосборника «Из личной переписки» Послания из ГУЛАГа. Фрагмент аудиосборника «Из личной переписки»

«Сноб» публикует письма Николая Повало-Швейковского

СНОБ
Открыть в приложении