Нижний предел массы белого карлика

[EUgeneUS]

мат-ламер в сообщении #1620471 писал(а):

А в белых карликах (пока они ещё не стали ими) загорается основной изотоп водорода. И эта реакция продолжается достаточно долго.

Ничего в белых карликах не загорается. Если только извне не прилетит.

-- 30.11.2023, 17:19 --

Прежде, чем говорить о каком-то ограничение на массу белых карликов, нужно понять, определить - а что такое вообще белые карлики?

Насколько понимаю, их можно определить как звездные остатки с массой меньшей, чем достаточно для образования нейтронной звезды.
То есть
а) это некая финальная стадия эволюции звезд, на которой объект "зависает" на время сравнимое со временем существования Вселенной.
б) термоядерные реакции в белых карликах закончились, из-за того, что топлива для них нет. Тут нужна оговорка - существуют, т.н. "гелиевые" белые карлики. Состоящие из гелия, но гелий в них не горит.

Бурые карлики не являются звездными остатками. Поэтому рассматривать их, как "легкие и холодные" белые карлики, видимо неверно.

[Anton_Peplov]

DimaM в сообщении #1620446 писал(а):

Это, по-моему, неверно. При традиционном определении давления излучения как $4\sigma T^4/(3c)$ получаем при 15 миллионах К около $1.3\cdot 10^{13}$ Па, а полное давление в центре Солнца (рассчитанное из гидростатического равновесия) выходит около $10^{15}$ Па.

Да, Вы правы. Прошу прощения.
Видимо, у меня в голове неправильно отложилось слышанное когда-то на лекциях.

[мат-ламер]

EUgeneUS в сообщении #1620485 писал(а):

нужно понять, определить - а что такое вообще белые карлики?

Насколько понимаю, их можно определить как звездные остатки

А что есть в вашем понимании "звёздный остаток" ?

[EUgeneUS]

мат-ламер в сообщении #1620507 писал(а):

А что есть в вашем понимании "звёздный остаток" ?

Я же написал:

EUgeneUS в сообщении #1620485 писал(а):

асколько понимаю, их можно определить как звездные остатки с массой меньшей, чем достаточно для образования нейтронной звезды.
То есть
а) это некая финальная стадия эволюции звезд, на которой объект "зависает" на время сравнимое со временем существования Вселенной.
б) термоядерные реакции в белых карликах закончились, из-за того, что топлива для них нет. Тут нужна оговорка - существуют, т.н. "гелиевые" белые карлики. Состоящие из гелия, но гелий в них не горит.

[мат-ламер]

EUgeneUS в сообщении #1620510 писал(а):

Я же написал:

Так под ваше определение попадают и коричневые (вы пишете "бурые") карлики.

EUgeneUS в сообщении #1620485 писал(а):

Бурые карлики не являются звездными остатками.

EUgeneUS в сообщении #1620510 писал(а):

это некая финальная стадия эволюции звезд,

EUgeneUS в сообщении #1620510 писал(а):

термоядерные реакции в белых карликах закончились, из-за того, что топлива для них нет.

Термоядерные реакции в коричневых карликах закончились. Не понятно, почему в вашем понимании коричневый карлик не является звёздным остатком?

[Serge10]

EUgeneUS писал(а):

Прежде, чем говорить о каком-то ограничение на массу белых карликов, нужно понять, определить - а что такое вообще белые карлики?

Согласен.

EUgeneUS писал(а):

Насколько понимаю, их можно определить как звездные остатки с массой меньшей, чем достаточно для образования нейтронной звезды.

Мне представляется, что в основе определения должно лежать внутреннее строение белых карликов, а не путь их образования, как в Вашем случае. И тут ключевым является вырожденное состояние вещества. А уж на какой стадии произошло вырождение - после прекращения ядерных реакций или еще до их начала, не так важно.

Впрочем, одну важную вещь я упустил - в коричневых карликах основную массу будет составлять водород, а не гелий, как в белых карликах, образовавшихся из маломассивных звезд. Но с другой стороны, бывают же и неоновые, и углеродные белые карлики, образовавшиеся из более массивных звезд, и никто не выделяет их в отдельную группу только на том основании, что химический состав разный?

мат-ламер писал(а):

Почему нет? В коричневых карликах основной (самый лёгкий) изотоп водорода так и не загорается (в большом масштабе). Горит в основном дейтерий, который заканчивается быстро. А после этого и основной изотоп водорода прекращает гореть (ежели он вообще горел). А в белых карликах (пока они ещё не стали ими) загорается основной изотоп водорода. И эта реакция продолжается достаточно долго.

Но мы-то рассматриваем стадию, когда никакого горения уже нет. И за счет гравитационного сжатия происходит вырождение вещества. Как в звездных остатках, так и в коричневых карликах. В результате получаем практически непрерывный ряд возрастания плотности этих небесных тел без четкой границы между самыми массивными коричневыми карликами и белыми карликами, образовавшимися из самых легких красных карликов. Единственная разница - химический состав - в первом случае основным веществом будет вырожденный водород, во втором - вырожденный гелий.

worm2 писал(а):

Интересный вопрос. Согласно Википедии, в модели внутреннего строения Нептуна (17 масс Земли) ещё нет слоя вырожденного газа (металлического водорода и гелия), а в модели Сатурна (95 масс Земли) уже есть. Видимо, где-то в этих пределах.

Спасибо большое за информацию. Интересно, а можно ли посчитать этот предел, скажем, для небесного тела, образованного водородом?

[EUgeneUS]

мат-ламер в сообщении #1620511 писал(а):

Термоядерные реакции в коричневых карликах закончились. Не понятно, почему в вашем понимании коричневый карлик не является звёздным остатком?

Во-первых, бурый карлик не является звездным остатком, потому что он изначально сформировался, как бурый карлик, то есть это не остаток.
Во-вторых, термоядерные реакции в бурых карликах не идут, потому что там нет условий для них, а топливо есть. В белых карликах наоборот - условия есть, по крайней мере в момент образования, а топлива нет. (понятно, что тут много оговорок, но в целом - так).

-- 30.11.2023, 18:20 --

Serge10 в сообщении #1620522 писал(а):

Впрочем, одну важную вещь я упустил - в коричневых карликах основную массу будет составлять водород, а не гелий, как в белых карликах, образовавшихся из маломассивных звезд. Но с другой стороны, бывают же и неоновые, и углеродные белые карлики, образовавшиеся из более массивных звезд, и никто не выделяет их в отдельную группу только на том основании, что химический состав разный?

"Гелиевые" вроде выделяют в отдельную группу. Но не уверен.

Serge10 в сообщении #1620522 писал(а):

Мне представляется, что в основе определения должно лежать внутреннее строение белых карликов, а не путь их образования, как в Вашем случае. И тут ключевым является вырожденное состояние вещества. А уж на какой стадии произошло вырождение - после прекращения ядерных реакций или еще до их начала, не так важно.

Это Ваше мнение. У меня другое. И то, и другое - значения не имеет.
Имеет значение - как общепринято определять белые карлики. ИМХО, мое мнение ближе к общепринятому, но это не точно.

[Serge10]

Anton_Peplov писал(а):

Да, Вы правы. Прошу прощения.

Хм, тогда у меня к Вам тот же вопрос, что и к DimaM - если вклад излучения в поддержание гидростатического равновесия звезды не превышает 8%, почему остановка ядерных реакций (прекращение излучения) приводит к таким катастрофическим последствиям (коллапс ядра)?

[EUgeneUS]

Serge10
В продолжение моей мысли.
Если мы будем записывать в белые карлики по признаку наличия ядра из вырожденного вещества, то мы должны туда записать
а) и красные гиганты, так как такое ядро у них уже сформировалось
б) и юпитеры.
Какая-то сильно широкая категория получается, смысла в ней мало.

[worm2]

Serge10 в сообщении #1620522 писал(а):

Спасибо большое за информацию. Интересно, а можно ли посчитать этот предел, скажем, для небесного тела, образованного водородом?

Из того, что я нагуглил, сложилось впечатление, что это сложно посчитать. Модели дают какие-то результаты, но в лабораторных условиях проверить их затруднительно: металлический водород получают по великим праздникам, когда повезёт, и получить точные границы на фазовой диаграмме пока не могут.

[Serge10]

EUgeneUS писал(а):

а) и красные гиганты, так как такое ядро у них уже сформировалось

Насколько я понимаю, то, что ядра красных гигантов представляют собой белые карлики, является общепризнанной точкой зрения, разве нет?

EUgeneUS писал(а):

б) и юпитеры.

Да, тут я с Вами согласен. Но в качестве критерия можно взять какой-то процент вещества небесного тела (скажем, больше 50%), который должен находиться в вырожденном состоянии для того, чтобы такое тело можно было называть белым (точнее, черным - белыми называют только горячие черные карлики) карликом.

EUgeneUS писал(а):

смысла в ней мало.

Смысл тут только в особом строении - вырожденном состоянии вещества. Как отдаленную аналогию можно вспомнить черные дыры - возникать они могут разными способами - как конечная стадия эволюции массивной звезды, за счет первичных флуктуаций плотности сразу же после большого взрыва (первичные черные дыры), путем прямого коллапса крупных облаков молекулярного водорода (сверхмассивные черные дыры) - но тем не менее, независимо от происхождения они обладают рядом общих черт строения и физических свойств, что и позволяет объединять их в общую группу небесных тел.

Вот примерно такая история и с белыми карликами, IMHO - важно не столько то, каким способом данный объект образовался, а как он устроен и какими физическими свойствами обладает.

[EUgeneUS]

Serge10 в сообщении #1620528 писал(а):

Насколько я понимаю, то, что ядра красных гигантов представляют собой белые карлики, является общепризнанной точкой зрения, разве нет?

Красные гиганты, ядра красных гигантов, белые карлики - это всё разное.
А в Вашей классификации получается, что это всё - белые карлики. Довольно таки странная классификация.

Serge10 в сообщении #1620528 писал(а):

Смысл тут только в особом строении - вырожденном состоянии вещества.

Serge10 в сообщении #1620528 писал(а):

Вот примерно такая история и с белыми карликами, IMHO - важно не столько то, каким способом данный объект образовался, а как он устроен и какими физическими свойствами обладает.

Вот и получается, что Юпитер и Бетельгейзе - одно и то же, белые карлики. Не находите, что это странная классификация?

[мат-ламер]

Чего-то я не догнал один момент. Возьмём красный карлик . Пишут, что

Цитата:

Со временем они постепенно сжимаются и всё больше нагреваются, пока не израсходуют весь запас водородного топлива, и постепенно превращаются в голубые карлики, а затем — в белые карлики с гелиевым ядром.

С другой стороны пишут, что:

Цитата:

Звездные модели показывают, что красные карлики размером менее 0,35 M ☉ полностью конвективны . [3] Следовательно, гелий, образующийся в результате термоядерного синтеза водорода, постоянно перемешивается по всей звезде, избегая накопления гелия в ядре, тем самым продлевая период термоядерного синтеза.

Так и не понял насчёт гелиевого ядра в малых звёздах. Оно должно образоваться в перспективе или нет? Может кто пояснит?
Имеются в виду звёзды с начальной массой 0.1-0.3 M ☉ .

[EUgeneUS]

мат-ламер

И того же источника, то есть из википедии, впрочем с указанием там ссылок:

Цитата:

Со временем у звёзд возрастает содержание гелия, что, согласно численному моделированию, приводит к увеличению прозрачности и в конечном итоге к прекращению конвекции в ядре, причём чем массивнее звезда, тем при меньшей доле гелия в звезде конвекция прекращается. У звёзд с массой менее 0,16 M⊙ увеличивается температура и светимость, а радиус меняется слабо, и они превращаются в голубые карлики. У более массивных красных карликов радиус заметно увеличивается, но не настолько, как у более массивных звёзд, превращающихся в красные гиганты: звезда с массой 0,16 M⊙ увеличивает радиус на 60 % от начального, а звезда с массой 0,20 M⊙ — более чем в пять раз. Этот диапазон масс может считаться пограничным между тем, при котором звёзды становятся красными гигантами, и тем, при котором они превращаются в голубые карлики. Звезды с массой 0,25 M⊙ уже однозначно становятся красными гигантами: конвекция в ядре прекращается, когда гелий составляет менее половины массы звезды, а их максимальный радиус более чем на порядок превышает начальный. Минимальная же масса для превращения в голубой карлик составляет 0,08 M⊙, поскольку объекты меньшей массы — коричневые карлики, неспособные поддерживать ядерное горение водорода. Когда термоядерные реакции прекращаются, звезда сжимается, остывает и тускнеет, превращаясь в гелиевый белый карлик

[Anton_Peplov]

Serge10 в сообщении #1620524 писал(а):

Хм, тогда у меня к Вам тот же вопрос, что и к DimaM - если вклад излучения в поддержание гидростатического равновесия звезды не превышает 8%, почему остановка ядерных реакций (прекращение излучения) приводит к таким катастрофическим последствиям (коллапс ядра)?

Не буду отвечать прямо сейчас, чтобы опять не наговорить ерунды. Постараюсь в ближайшие дни заново перелистать книжки и тогда уж ответить.