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

Нужно ли пить протеин, чтобы похудеть Нужно ли пить протеин, чтобы похудеть

Может ли протеиновый порошок помочь похудеть?

Популярная механика
«Несуществующий» остров, гигантские губы и пентаграмма: 5 загадочных объектов на картах Google «Несуществующий» остров, гигантские губы и пентаграмма: 5 загадочных объектов на картах Google

Путешествовать по миру интересно, но не менее занятно изучать карту со спутника

Playboy
«Происхождение вкусов: Как любовь к еде сделала нас людьми» «Происхождение вкусов: Как любовь к еде сделала нас людьми»

Как мозг запоминает и классифицирует запахи

N+1
Пёс Лео, выкупленный у сербских активистов, спас владельца отеля в Италии от смерти и так нашёл себе рабочее место Пёс Лео, выкупленный у сербских активистов, спас владельца отеля в Италии от смерти и так нашёл себе рабочее место

Четвероногий друг спас владельца отеля от смерти во время наводнения

Популярная механика
Как психологическое состояние влияет на сексуальную жизнь Как психологическое состояние влияет на сексуальную жизнь

Половая жизнь — это не только физиология, но и сложный эмоциональный процесс

Правила жизни
Развеиваем мифы о профессии декоратора Развеиваем мифы о профессии декоратора

Чем занимается декоратор?

GQ
20 лет спустя: как сейчас выглядят модели из парфюмерной рекламы нулевых 20 лет спустя: как сейчас выглядят модели из парфюмерной рекламы нулевых

Как выглядят музы парфюмеров сейчас?

VOICE
Физики не нашли нарушений CPT-симметрии в распадах ортопозитрония Физики не нашли нарушений CPT-симметрии в распадах ортопозитрония

Выполнение CPT-симметрии в процессах трехфотонного распада ортопозитрония

N+1
Биоархеологи обнаружили различия в обряде кремации на бельгийских памятниках эпохи палеометалла Биоархеологи обнаружили различия в обряде кремации на бельгийских памятниках эпохи палеометалла

Биоархеологи исследовали останки людей с четырех древних могильников

N+1
Генератор культуры Генератор культуры

ГЭС‑2 станет вырабатывать энергию современного искусства

AD
«Я сплю только с женатыми». История женщины, ставшей серийной любовницей «Я сплю только с женатыми». История женщины, ставшей серийной любовницей

Гвинет Ли после смерти мужа от рака стала «серийной» любовницей

Cosmopolitan
Автомобили на дровах: как технологии СССР помогут пережить апокалипсис на колесах Автомобили на дровах: как технологии СССР помогут пережить апокалипсис на колесах

Каждый, кто слышит про машины на дровах, первым делом восклицает: «Бред!»

Maxim
Как изменились Пименова, Блондо и другие самые красивые в мире девочки Как изменились Пименова, Блондо и другие самые красивые в мире девочки

Их называли самыми красивыми девочками в мире. Что же изменилось?

Cosmopolitan
«Мы выжили!»: Светлана Зейналова показала «особенную» дочь в день ее 13-летия «Мы выжили!»: Светлана Зейналова показала «особенную» дочь в день ее 13-летия

Телеведущая Светлана Зейналова поздравила старшую дочь Александру с 13-летием

Cosmopolitan
Мужской ПМС: чем лечить обострение сарказма Мужской ПМС: чем лечить обострение сарказма

Мужской ПМС накрывает внезапно и без объявления войны

Добрые советы
Я так вижу Я так вижу

Выставка Lady Dior As Seen By наконец приехала в Москву!

Grazia
15 стыдных вещей, которые делает каждая женщина 15 стыдных вещей, которые делает каждая женщина

Ни одна девушка в этом не признается

Maxim
Тебе уже 18, мне — всего 36! Особенности отношений с женщинами младшего возраста Тебе уже 18, мне — всего 36! Особенности отношений с женщинами младшего возраста

Как выстроить отношения с девушкой, которая сильно моложе тебя?

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

«Сноб» публикует письма Николая Повало-Швейковского

СНОБ
Открыто соединение, способное «включаться» под действием лазера Открыто соединение, способное «включаться» под действием лазера

Созданный фосфонат позволит точнее и безопаснее воздействовать на организм

Популярная механика
Карбон звучащий Карбон звучащий

Из карбона теперь делают музыкальные инструменты

Популярная механика
10 самых разочаровывающих туристических достопримечательностей мира 10 самых разочаровывающих туристических достопримечательностей мира

Оказывается, в мире полно туристических мест, которые стоит облетать стороной

Maxim
Марк Цукерберг Марк Цукерберг

Правила жизни создателя Facebook Марка Цукерберга

Esquire
«Слово, вызывающее беспокойство, неловкость и отвращение» «Слово, вызывающее беспокойство, неловкость и отвращение»

Как «Монологи вагины» завоевали слушателей

Weekend
Он не влюбленный, он маньяк! 5 сериалов, которые научат тебя разбираться в людях Он не влюбленный, он маньяк! 5 сериалов, которые научат тебя разбираться в людях

Сериалы, в которых под маской милого принца прятался опасный маньяк

Cosmopolitan
Понаехали! Понаехали!

Было время — Москву наводнили зарубежные звезды первой категории

Tatler
Все о каско: сколько стоит, где оформить, что покрывает и другое Все о каско: сколько стоит, где оформить, что покрывает и другое

Для чего автомобилисты страхуют машину по каско?

РБК
Александра Морозова: «Мне нравится показывать свое тело – это красиво!» Александра Морозова: «Мне нравится показывать свое тело – это красиво!»

Певица Александра Морозова – больше не Мамина Дочь

Cosmopolitan
По законам тундры По законам тундры

В северных регионах страны развивают традиционное оленеводство

Агроинвестор
Астрономы нашли звезду Вольфа-Райе в центре планетарной туманности «Голубая вспышка» Астрономы нашли звезду Вольфа-Райе в центре планетарной туманности «Голубая вспышка»

Туманность «Голубая вспышка» обладает сложной и удивительно красивой структурой

N+1
Открыть в приложении