Катаклизмические переменные и новые звезды

В катаклизмической переменной белый карлик притягивает газ от близкого компаньона, и аккрецирующий материал может вспыхивать: либо в виде нестабильностей диска, проявляющихся как вспышки карликовых новых, либо в виде термоядерной вспышки, которая на короткое время увеличивает яркость звезды в тысячи раз, как это происходит с классическими новыми.

Definition

Катаклизмические переменные — это тесные двойные системы, в которых белый карлик аккрецирует вещество от компаньона, заполняющего свою полость Роша, а новые — это вспышки, вызванные нестабильностями аккреционного диска или термоядерным взрывом на белом карлике, которые приводят к резкому увеличению яркости таких систем.

Scope

Тема охватывает структуру двойных систем катаклизмических переменных, аккреционный диск, формирующийся вокруг белого карлика, вспышки карликовых новых, вызванные нестабильностями диска, термоядерный взрыв на поверхности белого карлика, порождающий классические и повторные новые, а также связь этих систем с прародителями сверхновых типа Ia.

Core questions

• Из чего состоит катаклизмическая переменная?
• Почему карликовые новые подвергаются повторяющимся вспышкам?
• Что вызывает вспышку классической новой?
• Как эти системы связаны со сверхновыми типа Ia?

Key concepts

• аккреционный диск
• переполнение полости Роша
• карликовая новая
• нестабильность диска
• классическая новая
• термоядерный взрыв
• повторная новая

Key theories

Аккреция и вспышки, вызванные нестабильностью диска

Газ, перетекающий от компаньона, образует горячий аккреционный диск вокруг белого карлика; нестабильность в диске, при которой газ переключается между состояниями низкой и высокой вязкости, вызывает повторяющиеся увеличения яркости, наблюдаемые у карликовых новых.

Термоядерный взрыв и классические новые

Богатое водородом вещество, накапливающееся на белом карлике, сжимается и нагревается до тех пор, пока не воспламеняется в результате термоядерного взрыва, выбрасывая оболочку переработанного газа и значительно увеличивая яркость системы; если такая аккреция увеличивает массу белого карлика до предела Чандрасекара, он может стать прародителем сверхновой типа Ia.

Mechanisms

Компаньон переполняет свою полость Роша и поставляет газ через аккреционный диск на белый карлик, высвобождая гравитационную энергию. Тепловая и вязкостная нестабильность в диске сбрасывает накопленное вещество на белый карлик во время вспышек карликовых новых, в то время как постоянное накопление водорода на поверхности белого карлика в конечном итоге воспламеняется в результате взрыва, который приводит к вспышке классической новой.

Clinical relevance

Катаклизмические переменные являются близлежащими лабораториями для изучения физики аккреции и нестабильностей дисков, которые также действуют вокруг нейтронных звезд и черных дыр; новые вносят вклад в галактический нуклеосинтез некоторых изотопов, а аккрецирующие белые карлики являются ведущими кандидатами на роль прародителей сверхновых типа Ia, используемых в космологии.

History

Крафт в 1960-х годах установил, что катаклизмические переменные являются тесными двойными системами, содержащими белый карлик; картина аккреционного диска и модель нестабильности диска карликовых новых развивались в 1970-х и 1980-х годах, а теория термоядерного взрыва классических новых была разработана Старрфилдом и его сотрудниками.

Debates

Канал одиночного вырождения для сверхновых типа Ia

Вопрос о том, достигают ли аккрецирующие белые карлики в системах, подобных катаклизмическим переменным, массы Чандрасекара и взрываются как сверхновые типа Ia, или же большинство событий типа Ia происходят в результате слияния белых карликов, остается открытым и имеет последствия для их использования в качестве космологических инструментов.

Key figures

• Robert Kraft
• Brian Warner
• Sumner Starrfield
• Jorge Sahade

Seminal works

• warner1995
• starrfield2016

Frequently asked questions

В чем разница между карликовой новой и классической новой?

Карликовая новая умеренно и многократно увеличивает яркость из-за нестабильностей в аккреционном диске, сбрасывающих вещество на белый карлик, тогда как классическая новая — это гораздо более крупная, редкая вспышка, вызванная термоядерным взрывом накопленного водорода на поверхности белого карлика.

Разрушает ли новая звезду?

Нет, классическая новая выбрасывает только поверхностный слой, который подвергся термоядерному взрыву; белый карлик и его компаньон выживают, поэтому аккреция возобновляется, и система может снова вспыхнуть, причем некоторые повторные новые делают это в течение десятилетий.