Сергей Иванович Блинников - Белые карлики

как это и
предсказывалось
(при этом, конечно, учитывались эффекты наблюдательной селекции, т. е. отбора белых карликов). Однако
наблюдения как будто и указывают на некоторый «дефицит» самых ярких и особенно самых слабых белых
карликов. Это потребовало уточнения теории Каплана — Местела, в первую очередь связанного с учетом
тех физических эффектов, которыми в этой теории пренебрегалось. Кроме причин, связанных с интерпретацией результатов наблюдений уточнение теории потребовалось и. в связи с тем, что она давала оценку химического состава недр белых карликов (т. е. атомного веса (и) с ошибкой больше, чем в 2 раза, если пользоваться выражением (1) для т.
Какие же новые физические процессы пришлось учитывать при построении более точной теории остывания
белых карликов? Д л я этого давайте рассмотрим начальные стадии эволюции белого карлика, начиная с
самых горячих стадий, когда в недрах звезды толькотолько окончились реакции ядерного синтеза и сброшена оболочка сверхгиганта, но светимость еще сильно
превосходит Lc. У такого карлика с массой 1 Мс и светимостью L = 2-10 3 Lc температура в центре будет составлять Г ц = 2 - 1 0 8 К, .а плотность — Q 4 = 1 , 5 - 1 0 7 Г / С М 3 .
При этом электроны в центральных областях звезды
должны быть уже сильно вырождены, но во внешних
областях вырождение еще слишком слабо и температура заметно влияет на давление. Из-за последнего
внешние слои звезды еще довольно сильно раздуты: ее
радиус почти в 2,5 раза больше, чем у холодного белого карлика. При последующем остывании радиус звезды должен быстро уменьшаться: когда L достигнет Lc,
он всего лишь на 5% будет больше радиуса холодного
белого карлика. Уменьшение радиуса должно приводить к выделению «гравитационной» энергии. В обыч?
ных звездах это приводит к нагреву вещества, но в белых карликах «гравитационная» энергия
поглощается
фермиевскими движениями электронов, й поэтому заметного нагрева не происходит.
53

Этот нагрев более заметен в белых карликах с массой М < 0 , 3 Мс, но и там он слабее, чем другой эффект,
который не учитывался в теории Каплана — Местела,
связанный с теплоемкостью электронного газа.
Как оказалось, тепловая энергия электронов может
обеспечивать не меньше 50% общей светимости горячих
белых карликов, состоящих из углерода (при L >
> 0 , 1 Lc). Светимость за счет электронной теплоемкости
может даже превосходить в несколько раз «ионную»
светимость в железных карликах (так как в них на
один ион приходится больше электронов). Учет электронной теплоемкости позволил установить, что время
«жизни» белых к а р л и к » должно быть больше, чем это
следует из более простой теории остывания.
Однако в горячих белых карликах могут происходить процессы, действующие и «в другую сторону» —
в сотни раз ускоряющие эволюцию звезды. Эти процессы связаны с так называемым слабым взаимодействием и с одной из интереснейших элементарных частиц —
нейтрино. Причем для астрофизики самым важным
свойством нейтрино является его необычайная способность свободно проходить через громадную толщу вещества.
Самый известный процесс слабого взаимодействия —
это распад нейтрона п : n-»p + e-+v
(здесь р — протон, е - — электрон, a v — антинейтрино). Свободный
же протон не может превращаться в нейтрон, так как
он легче последнего. Однако если протон встречается с
достаточно энергичным электроном, то их общая энергия сможет обеспечить начало процесса с выделением
нейтрино v: p + e~-+ n-j-v. Такой процесс может пойти
гораздо легче, если протон «связан» в ядре, т. е. взаимодействует с находящимися там
нейтронами. Тогда
энергия протона может отличаться от энергии нейтрона гораздо меньше, и могут быть захвачены менее энергичные электроны. Образовавшийся нейтрон (даже входящий в ядро) может опять распасться и т. д. Но в результате этой цепочки событий энергия из звезды уходит — ее уносят нейтрино, и вещество, таким образом,
остывает (это явление называют «урка»-процессом).
Внутри белых карликов «урка»-процесс может происходить только в ядрах различных элементов. Он может приводить к интенсивному охлаждению белых кар54

ликов на горячих стадиях. В том, что такие процессы
действительно имеют место в природе, нет никаких сомнений — их существование проверено в лаборатории.
Однако количественный учет «урка»-процесса в эволюции белого карлика затруднен, так как мы не --">