Как образуются белые карлики, почему их удерживает вырожденный газ и что означает предел Чандрасекара.
Финал звезды небольшой массы
Звезда вроде Солнца не станет нейтронной звездой. После красного гиганта она сбрасывает оболочку, а горячее ядро остаётся белым карликом. В нём уже нет устойчивого термоядерного горения; объект светит запасённым теплом и постепенно остывает.
Масса звезды в размере Земли
Типичный белый карлик имеет массу порядка солнечной при радиусе, сравнимом с Землёй. Высокая плотность не означает сжатие атомов в обычную решётку: ядра находятся в плазме, а электроны образуют вырожденный квантовый газ.
Давление вырождения
Принцип Паули не позволяет электронам занимать одинаковые состояния. Сжатие заполняет состояния с большим импульсом и создаёт давление, которое не требует высокой температуры. Чем массивнее белый карлик, тем обычно меньше его радиус.
Предел Чандрасекара
Для холодного невращающегося белого карлика существует предельная масса около 1,4 солнечной, зависящая от состава и условий. Выше электронное давление не удерживает объект. Это не означает, что каждый белый карлик сам достигнет предела: нужен перенос массы или слияние.
Двойные системы и сверхновые
Аккреция может вызывать вспышки новой на поверхности. В некоторых системах термоядерный взрыв разрушает белый карлик и даёт сверхновую Ia, но конкретные каналы предшественников продолжают исследовать. Одиночный белый карлик просто остывает чрезвычайно долго; чёрных карликов Вселенная ещё не успела создать.
Почему белые карлики бывают разных цветов
Сразу после сброса оболочки остаток очень горяч и может выглядеть голубовато-белым, затем остывает и краснеет. Название “белый” историческое и не означает одинаковую температуру. Спектр атмосферы чаще показывает водород или гелий, хотя тяжёлые элементы могут появляться из падающих планетных обломков.
Кристаллизация недр
При охлаждении ионы углерода и кислорода образуют упорядоченную структуру, высвобождая скрытую теплоту. Это замедляет охлаждение и влияет на датировку населения Галактики. “Алмазная звезда” — грубая метафора: кристаллическое ядро находится под вырожденной оболочкой и не похоже на огранённый земной алмаз.
Планетные системы после звезды
Красный гигант разрушает близкие планеты, но далёкие тела могут выжить и позже рассеиваться к белому карлику. Металлы в атмосфере, диски пыли и транзитные обломки раскрывают состав бывших астероидов. Это даёт редкий способ изучать геологию других систем, хотя найденный элемент не означает целую сохранившуюся Землю.