13. ВРАЩАЮЩИЕСЯ БЕЛЫЕ КАРЛИКИ

13.1. ВВЕДЕНИЕ

Хотя точно не известно, каким образом достигаются различные возможные конечные состояния звездной эволюции, в нашем понимании белых карликов как остывающих вырожденных звезд достигнут большой прогресс, Поскольку много глубоких работ посвящено теории сферических моделей белых карликов, для наших целей будет достаточно привести лишь краткий обзор их свойств. Как известно, в белом карлике сила гравитации уравновешивается главным образом давлением, обусловленным кинетической энергией вырожденных электронов, а его светимость почти полностью обеспечивается тепловой энергией невырожденных ионов, причем ядерные процессы уже не происходят, а гравитационное сжатие почти прекратилось. Поскольку в ионах запасена почти вся тепловая энергия, они почти не порождают давления, механические и тепловые свойства белого карлика практически не зависят друг от друга.

В самом общем случае электронное давление в белом карлике зависит от плотности температуры и химического состава. Однако электронный газ в основном объеме белого карлика столь сильно вырожден, что даже при довольно высоких внутренних температурах (скажем, в большинстве случаев прекрасным приближением является полное вырождение по крайней мере в том, что касается глобального внутреннего строения звезды. Другими словами, в первом приближений белый карлик можно рассматривать как баротропу (см. разд. 4.2), следовательно, можно написать

где

Величина максимальный импульс в безразмерной форме; обозначая через среднюю атомную массу на электрон, имеем также и В предельном случае нерелятивистских скоростей электронов уравнения (1) и (3) сводятся к

а в предельном случае релятивистских скоростей электронов аналогично получаем

В существовании наибольшей допустимой массы сферических вырожденных звезд — чандрасекаровского предела — нетрудно убедиться из следующих оценок по порядку величины. При достаточно высоких массах звезд электроны становятся релятивистскими, поэтому в силу (5) имеем Далее, сравнивая силу давления необходимую для равновесия звезды, с силой тяготения на единицу объема мы видим, что они одинаковым образом зависят от значит, совсем не обязательно, чтобы существовал радиус, достаточно малый для равенства этих двух сил. Подробные расчеты показывают, что масса полностью вырожденного белого карлика, удовлетворяющего уравнениям (1) — (3), должна непременно подчиняться условию

Хотя этот предел слегка уменьшается из-за различных поправок в уравнении состояния, изменений за счет обратных -распадов и изменений уравнения гидростатического равновесия вследствие эффектов общей теории относительности, первоначальные вычисления Чандрасекара выдержали испытание временем.

В какой степени меняются эти результаты, если учесть вращение? Не удивительно, что наблюдения не дают информации о том, каково фактическое распределение момента количества движения в белом карлике. (Как указывалось в разд. 12.6, известно несколько белых карликов с очень низкими значениями что, однако, не мешает существованию быстро вращающихся звезд этого типа.) В следующем разделе мы рассмотрим влияние законов твердотельного и дифференциального вращения на глобальное строение, периоды пульсаций и устойчивость белых карликов. В заключение будут рассмотрены эволюционные эффекты (такие, как вязкое трение, кристаллизация и меридиональные течения).