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

Советский поезд на магнитной подушке четверть века провел Советский поезд на магнитной подушке четверть века провел

ТП — удивительные советские поезда на магнитной подушке

Популярная механика
Продать нельзя уничтожить: почему модные бренды режут и сжигают нераспроданные товары Продать нельзя уничтожить: почему модные бренды режут и сжигают нераспроданные товары

Зачем компании уничтожают остатки одежды и аксессуаров

Esquire
На черепе средневекового венгерского конного лучника нашли следы незавершенной трепанации На черепе средневекового венгерского конного лучника нашли следы незавершенной трепанации

Найденный археологами мужчина мог быть военным лидером своей общины

N+1
Блан де блан Блан де блан

Ксения Собчак рассказала всю свою жизнь Ариану Романовскому

Tatler
Сквирт или не сквирт: вопросы, советы, подводные камни Сквирт или не сквирт: вопросы, советы, подводные камни

Рассказываем, откуда берется струйный оргазм и на что он похож

Cosmopolitan
Не можем повторить! Не можем повторить!

Какие настроения царили в странах после завершения Первой мировой войны

Дилетант
Александра Ребенок в зоне турбулентности. Интервью с актрисой Александра Ребенок в зоне турбулентности. Интервью с актрисой

Александра Ребенок — о секрете профессии, почему надо смотреть «Содержанок»

СНОБ
Химия пошла на размен Химия пошла на размен

Каждая вторая российская покрышка идет за рубеж, забывая о внутреннем спросе

Эксперт
Диета на неделю: как похудеть, если очень нужно, но некогда Диета на неделю: как похудеть, если очень нужно, но некогда

Рассказываем, как выстроить сбалансированное и сытное меню диеты на неделю

Cosmopolitan
Человек-оркестр Человек-оркестр

Монозадачность – это не врожденное качество, а тонкое искусство

Лиза
#тыжедевочка #тыжедевочка

Времена меняются, а в жизни женщин по-прежнему остается много «нельзя»

Домашний Очаг
Зеленый маршрут: как начать свой путь в эковолонтерстве и увидеть мир Зеленый маршрут: как начать свой путь в эковолонтерстве и увидеть мир

Как присоединиться к эковолонтерскому проекту?

Популярная механика
Николай Стоцкий: Николай Стоцкий:

Актер Николай Стоцкий прожил бок о бок с Сергеем Колтаковым больше тридцати лет

Караван историй
Гора защитила превращение фтора в кислород от космической радиации Гора защитила превращение фтора в кислород от космической радиации

Перенос лаборатории под землю помог увеличить точность эксперимента

N+1
Развеиваем мифы о профессии декоратора Развеиваем мифы о профессии декоратора

Чем занимается декоратор?

GQ
10 быстрых фактов о ленивцах 10 быстрых фактов о ленивцах

Оказывается, ленивцы умеют удивлять!

Maxim
Кредит с сюрпризом Кредит с сюрпризом

Новые уловки финансовых мошенников

Лиза
Запеченные младенцы и муж рядом: как рожали на Руси Запеченные младенцы и муж рядом: как рожали на Руси

Самые интересные славянские традиции, связанные с процессов деторождения

Cosmopolitan
«Ваша честь, я пивозавр»: арестованные редакторы DOXA составили судебные речи из слов, которые им прислали подписчики «Ваша честь, я пивозавр»: арестованные редакторы DOXA составили судебные речи из слов, которые им прислали подписчики

Сокращённые цитаты из выступлений редакторов DOXA в суде

TJ
Все о матери Все о матери

Пенелопа Крус — об опыте материнства и традиционных ценностях

Glamour
На близком расстоянии На близком расстоянии

Актриса Ксения Раппопорт — о самокритике и «Кинотавре»

OK!
Не шпионы, а друзья Не шпионы, а друзья

«Кембриджская пятёрка» – одна из лучших разведывательных групп мира

Дилетант
Чем была Mail.ru Group 10-20 лет назад и к чему пришла в 2021-м Чем была Mail.ru Group 10-20 лет назад и к чему пришла в 2021-м

Как менялась Mail.ru Group. От почты до экосистемы

VC.RU
Шесть шагов навстречу зиме Шесть шагов навстречу зиме

Как научить собственный организм противостоять климатическим нюансам

Здоровье
Российский физик предложил решение загадки высокотемпературной сверхпроводимости Российский физик предложил решение загадки высокотемпературной сверхпроводимости

Виктор Лахно объяснил необычные свойства новых сверхпроводников

Популярная механика
Вы уверены, что поэтому? Вы уверены, что поэтому?

Социальные взаимодействия изобилуют ненаблюдаемыми факторами

Эксперт
Слепой пес мастерски обходит любые препятствия. Его хозяйка почти год считала собаку здоровой Слепой пес мастерски обходит любые препятствия. Его хозяйка почти год считала собаку здоровой

Даже ветеринары не понимают, в чем секрет бордер-колли Дэйва

National Geographic
Место силы Место силы

Валерия Дзюба о своем новом офисе в легендарном доме Наркомфина

AD
Самые дурацкие афродизиаки в истории человечества Самые дурацкие афродизиаки в истории человечества

Дуриан, картошка, яд жабы и другие странные афродизиаки

Maxim
«Боль — это побочный эффект взросления»: психолог Илсе Санд о влиянии детских травм «Боль — это побочный эффект взросления»: психолог Илсе Санд о влиянии детских травм

Илсе Санд — о том, зачем она ушла из церкви и как справляться с болью

Forbes
Открыть в приложении