Всем нам хорошо известно, что в космосе существует великое множество космических объектов, которые именуются плоскими звёздами. Еще их называют аккреционными дисками. Безусловно, звёзды, как и люди, могут объединяться в пары, а астрономы называют их бинарными системами. В свое время Цицилея Пейн-Гапочкина сказала в шутку, что если выбрать по одной из звёзд на небе, то каждая из них принадлежит какой-нибудь бинарной системе.

Для начала давайте разберемся, что такое бинарная система? Что же происходит в механизме переноса вещества в одной из звездных пар? В основном звездная пара поражена одинаковым молекулярным облаком и это объясняет их одинаковый состав, при различных массах. Массивная звезда первая употребляет запас водорода и теряет стабильное состояние, при этом начинает расти, превращаясь в красный гигант. Такая звезда способна полностью заполнить полость Роша, но покинуть ее пределы. При покидании звезды данной территории, ее центр уже не может своим притяжением удерживать вещества раздувшейся оболочки, так происходит потеря вещества. В этом случае вещество переходит к звезде-компаньонке. Такая утечка и питание другой звезды со временем увеличивается и только при сравнивании массы интенсивность ее замедляется, но не прекращается.

Перенос вещества – это очень важное событие в жизни двух звёзд. Меньшая звезда, питаясь материей соседки, увеличивает свой угловой момент. Для сохранения суммарного момента бинарной системы звезды направляются к друг к другу. В тот момент, когда вторая звезда становится массивней первой, звёзды удаляются друг от друга. Это обусловлено тем же законом сохранения углового момента бинарной системы. Но в том случае, если вторая звезда нарастит массу и выйдет из полости Роша, то она обречена на аналогичную потерю плазмы.

Такие ситуации могут заканчиваться по-разному и предугадать, что будет дальше очень сложно.

Астрономам еще не удавалось точно моделировать такие бинарные системы. Одно можно сказать точно, что часть отданной материи выйдет на орбиту, и она окутывает звездную пару. В большинстве случаев получается плоский и вращающийся диск экскреции. Бывает так, что звездная пара тонет в газовом облаке шарообразной формы, которое порождено ушедшей от звёзд плазмой. При этом каждая из звёзд бинарной системы может иметь собственное кольцо небольшого размера и плотной структуры, которое имеет название аккреционный диск.

Что такое аккреционный диск? Это своеобразная структура, которая образована из веществ, которые сконцентрированы вокруг небесного тела, а именно вокруг молодой звезды или протозвезды. Также такое скопление материи может быть вокруг белых карликов, нейронных звезд и даже черных дыр. При рассмотрении снимка аккреционного диска видно, что вещество закручено по спирали и падает на центральный объект, где происходит разогрев материи при помощи электромагнитного излучения, которое зависит от типа звездного тела. Молодые звезды и протозвезды производят длинноволновое излучение в инфракрасном диапазоне, а вот нейтронные звездные тела или черные дыры создают коротковолновое излучение, которое именуется рентгеновским.

Что такое полости Роша? Как стало известно, каждая звезда имеет свое пространственное окружение, в котором присуще собственное притяжение, и ни в коем случае гравитация соседних звезд.
Размерные характеристики такой зоны зависят от самих размеров звезды. Если произвести плоскостное рассечение одной из звёздных пар, то можно увидеть контуры данных плоскостей, выполненные в виде восьмерки. Они вытянутые по направлению к друг к другу, и соединены в одной точке. В данной точке каждая из звезд имеет силу одинакового притяжения, а суммарный вектор гравитации приравнивается к нулю. Эта точка называется точкой Лагранжа.

Пузыри в пространстве, о которых мы разговариваем, в свое время описал Эдуард Рош, астроном и известный математик XIX столетия из Франции. Космическое вещество может вращаться только вокруг той планеты, которую оно окружает. По этой же теории есть утверждение, что вещество способно перетекать через горловину от одной к другой звезде. если же вещество выходит за границы полости, то оно равномерно окутывает обе звезды.

Давайте вернемся аккреционным дискам. Не исключено, что центральными точками аккреции могут стать одинаковые по массе объекты. Любой из космических объектов, который окружен газовой средой или смесью пыли и газа, может притягивать ее частицы. Такое явление формирует аккреционный диск, что и происходит с молодыми звездами. Но самое интересное можно наблюдать в аккреционных дисках, которые возникли в бинарных системах.

Конечно, природа имеет сложную структуру, которую невозможно описать ни одной из теорий. Материя, которую потеряла одна из звезд, может путешествовать не только через узкую горловину полости Роша, но и искать более сложных путей, при этом, не покидая саму бинарную систему.

Образование бинарных систем происходит легче, если расстояние меньше между звездами. Также на этот процесс влияют размерные характеристики космических тел, к которым приближается материя. Представьте себе модель, когда два объекта вращаются вокруг друг друга, а материя отправляется от большего тела к меньшему телу. Поэтому аккреция на белых карликах, нейтронных звездах и черных дырах происходит более интенсивными темпами. Но вы не подумайте, что этот процесс происходит сильно быстро. Напомним, что годовая скорость транспортировки веществ от одной звезды к другой в бинарной системе не превышает миллиардной доли от солнечной массы. На первых порах звезда с меньшей массой должна обзавестись плотным кольцом, а формирование диска происходит позже.

Частицы, которые находятся внутри плотного кольца одной из звёзд, имеют различную скорость, которая описана в законе Кеплера. По данному закону скорость возрастает при приближении частиц к центру кольца. Такая теория объясняет быстроту движения Меркурия вокруг Солнца, по отношению к скорости Земли. Так во вращающемся веществе диска образуется сила трения, которая способна гасить кинетическую энергию частиц, при этом, заставляя их двигаться по спирали. Конечно, не обходится без падения частиц на поверхность звездного объекта. И не имеет значения это атмосфера малой звезды или твердая кора нейронной звезды или контур чёрной дыры. Это объясняет постоянную потерю вещества в диске, что приводит к потреблению материи от звёзды-донора.

Микро Квазар. При использовании оптического инструмента LAT в обсерватории FERMI астрономам удалось выяснить, что микро квазары производят гамма-излучение высокой энергетики, при этом не в следствии аккреции, а при помощи более сложного механизма. Была рассмотрена бинарная система Лебедь Х-3, в которую входит звезда Вольфа-Райе с температурой поверхности 104Кельвинов. Ее компаньон нейтронная звезда или черная дыра имеет аккреционный диск, который вращается вокруг общего центра масс с периодичностью 5 часов. Наиболее интенсивное гамма-излучение проявляется, когда компаньон находится в дальней стороне относительно наблюдателей с Земли и крупного компаньона. Это явление описано в обратном эффекте Комптона, который говорит, что рассеивание фотонов ультрафиолетового спектра у звезд на горячих релятивистских электронах джетах происходит за счет разгона магнитного поля компактной звезды-компаньона.

Система Лебедь Х-3 – это спаренная система, которая состоит из горячей массивной звезды и компактного релятивистского объекта (возможно нейтронной звезды или черной дыры). Релятивистский объект производит выброс джетов, так называемой релятивистской струи веществ, которая выполняет излучение в радиодиапазоне. Такой объект ученые астрономы окрестили микро квазарами, так как излучение в широком диапазоне, что приводит к быстрому изменению блеска и радиоизлучению джетов. На фотографии мы видим микро квазар в гамма-диапазоне. Кружком обведен Лебедь Х-3, который был обнаружен в 1966 году. Также видны яркие точки, которые имеют название пульсары.

Вернемся к нашему трению. Сила трения приводит к тому, что вещество нагревается внутри диска и перевоплощается в источник электромагнитного излучения. Диск начинает светиться и можно сказать, что образовалась плоская звезда. Внутренняя температура такого диска может достигать десятков миллионов градусов. Такой температуры достаточно чтобы началась генерация рентгеновских квантов, что наблюдается в окружении нейтронных звёзд и чёрных дыр. В центре такой «плоской звезды» происходит свечение в ультрафиолетовом диапазоне, а внешняя часть (тут температура приравнивается к солнечной температуре) производит излучение в видимом диапазоне. В основном диски окружающие белые карлики не нагреваются выше 20000 градусов и их излучение не дальше ультрафиолетового спектра. «Холодными» аккреционными дисками окружены молодые звезды и протозвезды, которые генерирую инфракрасное излучение. Плоские звезды по ширине спектра излучения не уступают обычным.

Фракционность нагрева внутри диска не является простым процессом, так как не обусловлена однозначным столкновением газовых молекул. Это объясняется тем, что при таких условиях температура внутри диска будет намного ниже наблюдаемой в действительности. Этот механизм изучен только поверхностно, и как говорят скептики, дьявол скрыт в деталях. В данный момент существует теория турбулентных вихревых потоков, которые связаны магнитным полем. Но данную теорию необходимо еще проверить.

Особый интерес у астрономов вызывают черные дыры. Самыми большими аккреционными дисками являются диски у сверхмассивных черных дыр, которые расположены в центральных районах галактик. Основным источником вещества для этих дисков являются горящие молодые звёзды, которые активно выбрасывают свое излучение в плазменное пространство с оболочкой. Такое явление астрономы называют звёздным ветром.

В свое время астроном Джон Миллер, профессор Мичиганского университета, сказал, что такие звезды способны нагреваться до температур присущим белым карликам. Так и происходит генерация ультрафиолетового излучения. Такое явление может показаться странным, так как масса черных дыр может быть большей миллионов и миллиардов солнечных масс.

В последнее время ученные много времени уделяют изучению потоков частиц аккреционных дисков, которые окружают черные дыры и которые имеют различную калибровку. Аккреционный диск может быть для ученых определенным индикатором вращения черной дыры. Ученные на данный момент уже создали специальные приборы, которые способны отслеживать данный момент.