Белые карлики

В астрофизике существует некая классификация, если небесное тело имеет массу менее 3-х солнечных масс, то оно, после выгорания водородного топлива, превращается в Белый карлик путем коллапса. Также коллапс присутствует и при возникновении Черной дыры, тут якобы все дело в массе. Важно, как возникает этот коллапс и огромная сила гравитации. (О самом коллапсе чуть ниже). Приведу одну популярную цитату (Митио Каку): «Если звезда в 10–50 раз превосходит размерами наше Солнце, тогда гравитация будет продолжать сжимать ее даже после превращения в нейтронную звезду. В отсутствие силы термоядерных реакций, противостоящей силе притяжения, ничто не может помешать окончательному схлопыванию звезды. В этот момент она становится пресловутой черной дырой.

Существование черных дыр в некотором смысле неизбежно. Как мы помним, звезда — это продукт взаимодействия двух космических сил: гравитации, которая стремится сжать звезду, и силы ядерных реакций, которая стремится взорвать звезду, как водородную бомбу» [1].

По мнению ученого, если ядерные реакции прекращаются, то звезда начинает сжиматься и схлопываться, превращаясь в белый карлик, а далее может превратиться и в сингулярность. Опять-таки практика показывает, что на небесной сфере огромное количество объектов светящихся в красном и инфракрасном спектре, в которых нет термоядерных реакций, но они не превращаются ни в нейтронные звезды, ни в белые карлики, ни в черные дыры. Тогда какая сила противостоит гравитационному сжатию в такого рода небесных объектах?

Скажу определенно, эта сила присутствует всегда и везде и называется – радиационное излучение (электромагнитное излучение). За счет данного излучения любое тело теряет энергию и охлаждается. Поэтому, совершенно не важно, идут ли в космическом теле термоядерные реакции или они отсутствуют, оно всегда излучает и охлаждается и это фотонное излучение является противостоящей силой для коллапса и гравитационного сжатия.

С этой невидимой силой мы каждодневно сталкиваемся в быту. Ее действие проявляется расширением любых тел при нагревании. Возникновение данной силы в науке до сих пор не определено, точнее, определено, но не совсем корректно. В учебниках явление расширение тел объясняется одной фразой: «При повышении температуры твердого тела усиливается тепловое движение его частиц, и среднее расстояние между ними возрастает. Поэтому при нагревании твердое тело расширяется» [2].

Почему увеличивается расстояние между молекулами? Потому, что молекулы и атомы начинают двигаться быстрее! А почему молекулы начинают двигаться быстрее? Потому, что повышается температура! А как температура увеличивает скорость молекул? Потому, что это энергия! А энергии свойственно совершать работу! Частенько примешивают сюда еще броуновское движение.

В этой цепи вопросов и ответов недостает одного важного звена: любое нагретое тело излучает электромагнитные волны (кванты энергии). Каждая электромагнитная волна отщипывает квант энергии с импульсом придачи. За счет этих квантованных импульсов тела расширяются. В свою очередь, молекулы и атомы вещества за счет тех же квантов теплоты приобретают импульсы движения. Чем выше температура, тем больше квантов излучения, тем энергичнее молекулы, тем сильнее расширение. Данные импульсы направлены по различным векторам, преимущественно в области пониженной температуры. В результате тела не только расширяются, но охлаждаются. [3]. Отсюда и бесконечное броуновское движение [4].

Коллапс

Коллапс – (от лат. collapsus – упавший), означающий об угрожающем жизни состоянии, в результате падения кровяного давления. Это медицинский термин перекочевал в космологию и трактуется как: «гравитационный коллапс – катастрофически быстрое сжатие массивных тел под действием гравитационных сил. Гравитационным коллапсом может заканчиваться эволюция звезд с массой свыше трёх солнечных масс. После исчерпания в таких звёздах материала для термоядерных реакций они теряют свою механическую устойчивость и начинают с увеличивающейся скоростью сжиматься к центру» [5].

Теперь об интерпретации медицинского термина в астрофизике. В медицине коллапс – это падение давления, а в космологии получается все наоборот, в результате гравитационного сжатия давление увеличивается. Это уже не коллапс, а антиколлапс получается.

На мой взгляд, термин «коллапс» применяется правильно, но не корректно дается объяснение происходящей картины.

Вернемся к белому карлику, каким образом возникает данный объект и как его описывает космологическая наука. Следует сразу подчеркнуть, что белые карлики – это реальные, видимые в оптическом диапазоне, космические объекты, а не экзотические, ненаблюдаемые черные дыры и нейтронные звезды.

Белые карлики возникают как следствие после взрыва сверхновой. После выброса сферической плазменно-газовой  оболочки остается плотное, массивное ядро с высокой температурой – это классика. Но что происходит далее. Наука утверждает, что в дальнейшем белый карлик эволюционирует за счет гравитационного сжатия, (коллапса) и превращается в сверхплотный объект с малыми геометрическими размерами. Приведу еще одну распространенную цитату: «Когда в результате высокого давления вещество сжато до больших плотностей, как в белых карликах, то вступает в действие другой тип давления, так называемое «вырожденное давление» Чем больше масса белого карлика, тем меньше его радиус; минимально возможный радиус составляет 10 000 км. Теоретически, если масса белого карлика превышает массу Солнца в 1,2 раза, его радиус может быть неограниченно малым» [6].

Вот так, звезда «с неограниченно малым радиусом». Звезда размером в заурядный астероид, зато светит сильнее Солнца в несколько раз, возможно ли такая метаморфоза? На самом деле происходит следующее, поскольку взрывается громадный космический объект, то он не может разлететься на мелкие кусочки, т.к. «взрывчатка» заложена не в самом центре. Периферийная плазменно-газовая материя приобретает высокую скорость и отлетает на значительные расстояния, а ядро звезды остается, но тоже расширяется и увеличивается в объеме, но не сжимается (не коллапсирует). Т.е. давление в ядре также уменьшается и падает – это и есть коллапс в медицинском и космологическом смысле. После взрыва ядро звезды оголяется, но не разлетается и не разрушается, а расширяется до какого-то предела. Горячее, сверх горячее ядро не разлетается по одной причине – его удерживает собственная гравитация. В первый момент после взрыва давление в ядре звезды превалирует над гравитационными силами, поэтому происходит расширение до определенного предела, а затем устанавливается равновесие.

Данное явление можно сравнить с автомобильным колесом. До недавнего времени все автомобильные колеса были снабжены резиновыми камерами, каркасом для них служит шина. Мысленно сбросим этот каркас. Естественным образом, от давления воздуха камера раздуется и может лопнуть.

Примерно такая же ситуация возникает после взрыва звезды, ядро оголяется и расширяется.

Просматривается еще одно явное противоречие, если звезда сжимается, то температура поднимается еще выше и ядерные реакции, не то что должны прекратиться, а наоборот вспыхнуть с новой силой. Топливо всегда найдется в этой огромной печи.

В окружающее пространство устремляется фотонное излучение. Новоявленная звезда за счет этого излучения начинает интенсивно расширяться и охлаждаться, пока не установится равновесие сил: гравитационной и радиационной. Под радиационной подразумевается радиационное излучение в виде фотонов. Аналогичная картина, которую мы наблюдаем в действительности на нашей земле. Любое нагретое тело имеет максимальный объем при данной температуре. При охлаждении оно уменьшается в объеме, доходя до минимального при температуре абсолютного нуля, без какого либо коллапса.

Спрашивается, откуда черпает свою силу гравитация? Сила исходит от энергии раскаленного ядра, на которую указывает температура – это десятки, сотни миллионов градусов, в некоторых звездах это миллиарды Кельвинов. Гравитация работает от энергии, но никак не от массы [7].

Почему именно такой сценарий должен присутствовать, а не сжатие – коллапс по науке? Дело в том, что наука не усматривает никакой другой силы, противостоящей гравитации, кроме как силы ядерных реакций. О силе, противостоящей гравитации уже сказано выше.

Температура оголенного ядра звезды сначала резко понижается от нескольких сот миллионов градусов на порядок и более. А потом охлаждение замедляется и идет по экспоненте.

Сброшенная оболочка в виде плазмы и газов может предстать как туманность с разнообразными и даже причудливыми формами, наподобие туманности «Конская голова». Бесспорно, что в образовании таких туманностей поучаствовала не одна звезда.

Белые карлики Конская голова

Фотография Joe Renzetti, Location of photo Perkins Observatory, Date/Time of photo12/20/17 / https://www.skyandtelescope.com/online-gallery/b33-horsehead-nebula/ Туманность «Конская голова» приблизительно 3,5 световых года в диаметре, является частью Облака Ориона.

Снова обращаю внимание читателей, что гравитационное сжатие должно осуществляться за счет энергии. Если бы оголенная звезда не излучала, тогда возможно происходило бы сжатие, но новоявленная звезда сразу после взрыва начинает сбрасывать энергию в виде фотонного излучения, которое устремляется за взрывной волной, обгоняя ее.

Белые карлики могут образовываться только за счет взрыва, но не за счет "тихого" коллапса. При таком сценарии сбросить огромную оболочку никак не получится, энергия гравитационного притяжения, это не позволит сделать.

Такая же ситуация с нейтронными звездами, где расчеты и моделирование ведутся на основании массы. Цитата: « Однако если масса нейтронной звезды станет выше примерно 2 солнечных, то сила тяжести превысит это давление и звезда не сможет противостоять коллапсу» [8].

Нейтронные звезды оптическими методами не обнаруживаются. Косвенно их обнаруживают как космические источники периодического радиоизлучения (пульсары). Периоды повторения радиоимпульсов пульсаров постоянны, повторяемость импульсов от миллисекунд до нескольких секунд. Предполагается, что частота повторения соответствует периоду вращения нейтронной звезды. Должен сказать, что любой маховик, имеющий размеры и массу нейтронной звезды (масса, превосходящая солнечную и в поперечнике десятки километров), разлетелся бы в клочья на первом же витке. Но нейтронные звезды не разлетаются, это говорит о подозрительности существования таких сверх плотных объектов со сверх магнитными и сверх гравитационными полями.

Белый карлик Сириус B

Белый карлик Сириус B

Снимок Сириуса А космическим телескопом Хаббл. В левом нижнем углу виден белый карлик Сириус B /Sirius, https://en.wikipedia.org/wiki/Sirius.

История появления «странных» звезд, названных Белыми карликами, связана с Сириусом, самой яркой звездой на нашем небосклоне.

В 1844 году немецкий астроном Ф. Бессель, после многолетних наблюдений за Сириусом, обнаружил отклонение звезды от прямолинейного движения. Размышляя над таким поведением, пришел к выводу, что Сириус подвержен гравитационному влиянию невидимой массивной звезды-спутника. Предположение Бесселя подтвердилось в 1862 году, когда американский астроном Альван Кларк, тестируя отшлифованную линзу для телескопа, обнаружил рядом с Сириусом неяркую звезду, которую впоследствии назвали Сириус B. «Это был триумф «астрономии тяготения». Значение этого «триумфа» не уступало открытии Нептуна» [9].

Белый карлик Сириус В имеет низкую светимость, а гравитационное поле воздействует на своего яркого компаньона довольно заметно, что свидетельствует о том, что у этой звезды крайне малый радиус при значительной массе. Так впервые был открыт вид объектов, названный белыми карликами.

«Сириус B считается одним из самых массивных белых карликов. Несмотря на массу, равную солнечной, его объём более чем в миллион раз меньше солнечного, а размеры соответствуют размеру земного шара» [10].

Вот с такими высказываниями о сверх малых размерах и огромной плотности я снова не соглашусь по причине того, что температура фотосферы Сириуса В оказалась равной 25 000 К [11]! Вот откуда энергия, влияющая на отклонения Сириуса А, у которого температура фотосферы в 2,5 раза меньше, чем его спутника Сириуса В.

Да, это плотные объекты, но не настолько. Проведем небольшой расчет.

Воспользуемся известными данными.

МА=5 1030 кг – масса Сириуса А.

МВ=0.95·2 1030 кг – масса Сириуса В.

R=20·149,6·109=2,992·1012 м – расстояние между двумя Сириусами (20 а.е.).

G=6,67·10-11 м³/(кг· с²) – гравитационная постоянная, принятая в науке.

По формуле всемирного тяготения найдем силу притяжения между звездами Сириус.

Белые карлики                                                                                                                                          (1)

Учитывая, что G не постоянная, а зависит от температуры взаимодействующих тел, найдем ее значение, зная, что температура Сириуса А Θ=10000 К, а Сириуса В Θ=25000 К [12].

Белые карлики                                                                                                                                            (2)

Θmax – максимально возможная температура вещества в природе в К.

Найдем массу Сириуса В из формулы (1).

Белые карлики                                                                                                                                              (3)

Масса Сириуса В на два порядка меньше. Исходя из диаметра Сириуса В (40000 км), найдем его объем (V) и плотность (ρ).

Белые карлики                                                                                                                                              (4)

Полученная плотность вполне реалистична для ядра взорвавшейся звезды. Но не миллиарды же тонн должна весить чайная ложка, как указывают некоторые источники.

Чайная ложка вещества нейтронной звезды может весить миллиарды тонн; массу горы Эверест, сжатой до плотности нейтронной звезды, можно поместить в кубик рафинада [13].

Источники:

  1. Митио Каку, Гиперпространство, Альпина нон-фикшн, 2014 / URL: https://litmir.me/br/?b=218731&p=63#section_113
  2. Грабовский Р.И., Курс физики, изд.4-е, Высшая школа, 1974, с. 166 / URL: http://books.alnam.ru/book_phis.php?id=54
  3. Ершов Г.Д. Расширение тел, Гравитация / URL: http://gennady-ershov.ru/gravitaciya/rasshirenie-tel.html
  4. Ершов Г.Д. Броуновское движение, Гравитация / URL: http://gennady-ershov.ru/na-zemle/brounovskoe-dvizhenie.html
  5. Гравитационный коллапс, Википедия / URL: https://goo.gl/cBDrMo
  6. Белые карлики / URL: http://biofile.ru/bio/5207.html
  7. Ершов Г.Д., Гравитация Земли. Фотонно-квантовая гравитация, «Scientific-Researches» №5(5), 2016, с. 79-94 / URL: http://tsh-journal.com/wp-content/uploads/2016/11/VOL-1-No-5-5-2016.pdf
  8. Энциклопедия Кругосвет / URL: http://krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/NETRONNAYA_ZVEZDA.html
  9. Зигель Ф.Ю. Сокровища звёздного неба. Путеводитель по созвездиям и Луне, Под ред. Г.С. Куликова, 5-е изд., М., Наука, 1986
  10. Загадочные белые карлики, Spacegid.com / URL: http://spacegid.com/zagadochnyie-belyie-karliki.html#ixzz5LPpqX9BZ https://ru.wikipedia.org/wiki/Белый_карлик
  11. Википедия, Белый карлик / URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Белый_карлик
  12. Ершов Г.Д. Гравитационная постоянная – величина переменная, Гравитация / URL: http://gennady-ershov.ru/g/gravitacionnaya-postoyannaya-velichina-peremennaya.html
  13. NASA запускает аппарат для изучения нейтронных звезд, журнал Популярная механика / URL: https://popmech.ru/science/news-366272-nasa-zapuskaet-apparat-dlya-izucheniya-neytronnyh-zvyozd/

 

Назад  Вперед

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


Ваш комментарий на модерации.