Ақ ергежейлі
Ақ ергежейлі (ағылш. white dwarf) кейде Ақ ергежейлі жұлдыз деп те аталады, күйреуік материядан (лат. Degenerate matter) құралған ұсақ тұрақты жұлдыз. Олардың тығыздығы жоғары, массасы күнмен қарайлас Ақ ергежейлінің көлемі бар болғаны жер шарындай ғана болады. Олардың әлсіз жарығы бұрынға мол энергияның сақталып қалған соңғы қалдық қуатынан келеді.[1] Күнге жақын аймақтағы жұлдыздардың шамамен 6% Ақ ергежейліге жатады.[2] Бұл түрдегі жарығы әлсіз Ақ ергежейлі сипатына Генри Норрис Рассел, Эдвард Чарльз Пикеринг, және У. Флеминг қатарлы кісілер 1910 жылы назар аударды.[3] "Ақ ергежейлі" деп алғаш 1922 жылы Willem Luyten атады.[4]
Ақ ергежейлі орта, төмен салмақтағы жұлдыздар өзгерісінің соңғы сатысы, біз тұратын галактика — Құс жолының 97% пайызы осындай жұлдыздардан құралады.[5] Орта, төмен салмақты жұлдыздар өз өмірінің Негізгі тізбек жұлдызы сатысынан өтіп, сутегінің термоядролық реакциясы сатысынан өткен соң, гелийдің термоядролық реакциясы сатысына өтіп, гелийлік жану арқылы көміртегі мен оттегі жасайтын үштік алфа процессіне (triple-alpha process) ауысып, өсіп Алып қызыл жұлдызға айналады. Егер, Алып қызыл жұлдызда жоғары температурада көміртегіні жандыратындай жеткілікті қуат болмаса, көміртегі мен оттегі жұлдыз өзегінде жиналып қалады. Сыртқы қабатында тарқалған газдар ғаламшарлық тұмандықты қалыптастырған соң, қалғаны тек ядролық бөлік болады және ол Ақ ергежейліге айналады.[6] Демек, Ақ ергежейлі көбінесе көміртегі мен оттегіден құралады. Кейде оның өзегінде көміртегіні жандыра алатын, бірақ неонды жандыруға жетпейтін температура болады. Мұндай жұлдыздар ядросы оттегі, неон, магнийден құралған Ақ ергежейлі есептеледі.[7] Әрине, кейбір гелийден құралған ақ ергежейлілер қосаржұлдыз ретінде массасы бұзылуынан да қалыптаса береді.[8][9]
Ақ ергежейлінің ішкі бөлігінде теромядролық реакция тоқтағандықтан, ол энергия бөліп шығара алмайды, әрі термоядролық рекция арқылы гравитациялық коллапсқа (Gravitational collapse) төтеп бере алмайды. Ол тығыздығы өте жоғары күйреуік материяның қысым күші арқылы сақталып тұрады. Физика заңдары бойынша, өз өсінде айналмайтын ақ ергежейлі жұлдыздың күйреуік материясының қысымы төтеп беретін масса шамамен күн массасының 1.4 есесіндей болады. Бұл әдетте Чандрасекар шегі деп аталады. Карбоксигемоглобин (көміртегі мен оттегі) ақ ергежейлінің массасы осы шекте болады, әдетте қосар серігімен масса ауыстырып отырады, немесе көміртегілік жарылыстан Ia түріндегі ғаламатжұлдызға айналады.[1][6]
Ақ ергежейлі қалыптасқан кездегі температура өте жоғары болады. Кезекте температурасы ең жоғары ақ ергежейлі, мысалы ғаламшарлық тұмандық NGC 2440 орталығындағы HD 62166 болып, беткі температурасының өзі 200,000K жетеді.[10] Бірақ энергия қайнары үзілгендіктен, ол өз температурасын біртіндеп айналасына тарқатып, суи береді. Алғашқы жоғары температура оның радиациясы арқылы кішірейіп, қызара түседі. Ұзақ уақыт бойында ақ ергежейлі жұлдыз температурасы әлсірей беріп жарығы байқалмайтын шекке жетеді де, суық Қара ергежейліге айналады.[6] Бірақ, қазіргі әлем әлі де жас (шамамен 13.7 млрд. жаста) болғандықтан[11], ең ежелгі ақ ергежейлі жұлдыздардың өзі мыңдаған кельвин жылу шығарып, қара ергежейлі болуға жете қойған жоқ. Демек, қара ергежейлі жұлдыз әлі де теория жүзінде ғана мүмкін.[1][5]
Байқалуы
Алғаш байқалған ақ ергежейлі болса аспандағы үштік қосаржұлдыз Эридана 40, оның мүшелері негізгі тізбектегі эридана 40A және ақ ергежейлі эридана 40B және негізгі тізбектегі эридана 40C жұлдыздарды. Эридана 40 B/С жұлдыздарын Уильям Гершель 1783 жылдың 31 қаңтарында байқаған болатын[12], p. 73. Ол 1825 жылы Friedrich Georg Wilhelm Struve жағынан және 1851 жылы Otto Wilhelm von Struve жағынан қайталай бақыланды.[13][14] 1910 жылы Генри Норрис Рассел, Эдвард Чарльз Пикеринг және У. Флеминг олардың бір өшкін серіктері бар екенін айқындады. Күзету нәтижесінде эридана 40B -ның жарық спектрі А түрде, яғни Ақ түсте екені белгілі болды.[4] 1939 жылы Рассел бұл байқауға қайта назар аударды[3]:
 | Таяуда мен досым, жомарт қормалым Edward C. Pickering профессорді іздеп бардым. Ол мейірбан қалпынан айнымады. Біз Hinks екеуіміздің Кембриджде бақылаған жұлдыз параллаксін өзара салыстыруға кірістік. Бұл жұмыс өте өнімді （fruitful） болды — мүлделік жұлдыз шамасы әлсіз болған спектрі М түрдегі жұлдыздарға дейін талдау жасадық. Осы сұқбат барысында профессор менің тіркеуімде жоқ күңгірт жұлдыздар, әсіресе Эридана 40B -ны таныстырды. Ол аталған жұлдызға қатысты бақылауларды көрсетіп, спектрі А түрде екенін түсіндірді. Мен бұл туралы бұрын да білетінмін, бірақ осында бір қайшылық жатқанын сезіндім. Бұл қайшылық оның беткі жарық шамасы мен тығыздық шамасының сәйкессіздігіне қатысты болатын. Мен өзімнің таңырқап, тіпті абыржып тұрғанымды жасыра алмадым, өйткені бұл жұлдыз заңдылықтары үшін тосын бөтен құбылыс болатын. Бірақ профессор Pickering күлімсіреп: "бұл бір өзгеше жағдай болғанымен, білімімізді көбейтудің орайлы сәті екен" дегенді айтты.Сөйтіп біз Ақ ергежейліні зерттеуге кірісіп кеттік! |  |
Эридана 40B ның спектріне талдау жасау 1914 жылы Walter Adamsтан басталған болатын[15].
Жерден қарағандағы аспандағы ең жарық жұлдыз Сүмбіленің қосары, Сүмбіле В екінші рет байқалған ақ ергежейлі есептеледі. ХІХғ.-да кейбір жұлдыздар орнының болымсыз өзгерісін дұрыс өлшеу іске асқан болатын. Неміс астрономы Бессель осы өлшеулер арқылы Сүмбіле ( Тазы α шоқжұлдызы) мен Проционның (Күшік α) жылжуын айқындады. 1844 жылы ол осы екеуінің де серігі болуы мүмкін деп боллжады[16]:
| | Егер біз Сүмбіле мен Проционды қосаржұлдыз деп есептесек, онда олардағы орын өзгерісіне таңырқамас едік. Бұл қажетті ұстаным және бақылап-өлшеулерден алатын түбегейлі қорытынды. Бірақ жарқырауы массасы туралы ақпарат бермейді, өйткені көрінетін жұлдыздар көп болуы көрінбейтін жұлдыздардың көптем өмір сүретінін терістей алмайды ғой. | |
Бассель сүмбіле серік жұлдызының орбиталық мерзімі жарты ғасыр деп шамалады[16]. С.А.Ф.Питерс 1851 жылы бұл мерзімді қайта есептеді[17]. 1862 жылы 31 қаңтарда Грэм Кларк сүмбіленің бұл қосар серігін нақты көріп, жорамалды растады[17]. Уолтер Адамс 1915 жылы Сүмбіле В жұлдызының спектрі Сүмбіле А ға ұқсас екенін айқындады[18].
Adriaan van Maanen 1917 жылы оқшау ақ ергежейліні байқады және ол бұл күндері "Ван Маанен жұлдызы" деп аталады[19]. Бұл үш ақ ергежейлі ең алғаш байқалған "классикалық Ақ ергежейлілер"[3] есептеледі.
Зерттеу мен бақылау қарқынды жүріп, техникалық құралдардың жаңалануы жаңа мүмкіндіктер ашып, ақыр-соңы, көптеген Ақ түсті жұлдыздар іркес-тіркес байқалды, олар жоғары жылдамдықтағы төмен жарықты жұлдыздар болатын. Виллем Люйтен 1922 жылы бұл түрдегі жұлдыздарды түсіндірген кезде тұңғыш "white dwarf" (Ақ ергежейлі) сөзін қолданғандай болды[4][20][21][22][23]. Біраз уақыт өткен соң Артур Эддингтон Стэнли бұл сөзді тұрақты қолданысқа енгізді[4][24]. Түрлі күдіктерге қарамастан, тұңғыш классикалық емес (үштіктен басқа) Ақ ергежейлі 1930 жылы нақты байқалған екен. 1939 жылы 18 ақ ергежейлі айқындалды[3]. Люйтен қатарлылар 1940 жылдары жалғасты ізденіс жасап, 1950 жылға келгенде 100 ден артық ақ ергежейлі тіркелді және зерттелді[25]. 1999 жылы байқалған ақ ергежейлі саны 2,000 асып кетті[26]. Қазір Слоан цифрлы ғарыш шолуында ( Sloan Digital Sky Survey, Слоановский цифровой небесный обзор) байқалған ақ ергежейлілер саны 9,000 жетті және олардың көбі жаңадан байқалғандары есептеледі[27].