Fra stjerner til hvide dværge: Sagaen om en sollignende stjerne

Hvide dværge er nysgerrige genstande. De er små og ikke meget massive (deraf den "dværg" del af deres navne) og de udstråler hovedsageligt hvidt lys. Astronomer omtaler dem også som "degenererede dværge", fordi de virkelig er resterne af stjernekerner, der indeholder meget tæt, "degenereret" stof.

Mange stjerner omdannes til hvide dværge som en del af deres "alderdom." De fleste af dem begyndte som stjerner, der ligner vores egen sol. Det virker temmelig underligt, at vores sol på en eller anden måde ville blive til en underlig, krympende ministjerne, men det vil ske milliarder af år fra nu. Astronomer har set disse underlige små objekter rundt om i galaksen. De ved endda, hvad der vil ske med dem, når de køler: De bliver sorte dværge.

For at forstå hvide dværge og hvordan de dannes er det vigtigt at kende livscyklussen for stjerner. Den generelle historie er temmelig enkel. Disse gigantiske, sygende kugler af overophedede gasser dannes i gasskyer og skinner ved hjælp af kernefusion. De ændrer sig gennem hele deres levetid og går gennem forskellige og meget interessante stadier. De bruger det meste af deres liv på at konvertere brint til helium og producere varme og lys. Astronomer diagrammer disse stjerner i en graf kaldet hovedsekvens, som viser, hvilken fase de er i deres udvikling.

Når stjerner er blevet en bestemt alder, overgår de til nye eksistensfaser. I sidste ende dør de på en eller anden måde og efterlader fascinerende bevismateriale om sig selv. Der er nogle virkelig eksotisk genstande, som virkelig massive stjerner udvikler sig til at blive, som f.eks sorte huller og neutronstjerner. Andre afslutter deres liv som en anden type genstand kaldet en hvid dværg.

Hvordan bliver en stjerne til en hvid dværg? Dens evolutionære vej afhænger af dens masse. En stjerne med høj masse - en med otte eller flere gange solens masse i det tidsrum, den er i hovedsekvensen - eksploderer som en supernova og skab en neutronstjerne eller sort hul. Vores sol er ikke en massiv stjerne, så den og stjerner, der ligner den, bliver hvide dværge, og det inkluderer solen, stjerner lavere masse end Solen, og andre, der er et sted mellem solens masse og solens masse supergiants.

Stjerner med lav masse (dem med omkring halvdelen af ​​solens masse) er så lette, at deres kernetemperaturer aldrig bliver varme nok til at smelte helium til kulstof og ilt (næste trin efter brintfusion). Når en lavmassestjernes brintbrændstof løber tør, kan dens kerne ikke modstå vægten af ​​lagene derover, og det hele kollapser indad. Det, der er tilbage af stjernen, komprimeres derefter til en heliumhvid dværg - et objekt, der hovedsageligt er fremstillet af helium-4 kerner

Hvor længe en stjerne overlever, er direkte proportional med dens masse. Stjerner med lav masse, der bliver heliumhvide dværgstjerner, ville tage længere tid end alderen på univers for at komme til deres endelige tilstand. De køler meget, meget langsomt. Derfor har ingen set en faktisk køle helt ned, og disse oddball-stjerner er ganske sjældne. Det er ikke at sige, at de ikke findes. Der er nogle kandidater, men de vises typisk i binære systemer, hvilket antyder, at en form for massetab er ansvarlig for deres oprettelse, eller i det mindste for at fremskynde processen.

Vi gøre se mange andre hvide dværge derude, der begyndte deres liv som stjerner mere som solen. Disse hvide dværge, også kendt som degenererede dværge, er endepunkterne for stjerner med hovedsekvensmasser mellem 0,5 og 8 solmasser. Ligesom vores sol tilbringer disse stjerner det meste af deres liv med at smelte brint til helium i deres kerner.

Når de løber tør for deres brintbrændstof, komprimerer kernerne, og stjernen udvides til at blive en rød gigant. Det opvarmer kernen, indtil helium smelter sammen for at skabe kulstof. Når helium løber tør, begynder kulstoffet at smelte sammen for at skabe tungere elementer. Den tekniske betegnelse for denne proces er "triple-alpha-processen:" to heliumkerner smelter sammen til dannelse af beryllium, efterfulgt af fusionen af ​​en yderligere helium, der skaber carbon.)

Når alt helium i kernen er smeltet sammen, vil kernen komprimere igen. Kernetemperaturen bliver dog ikke varm nok til at smelte sammen kulstof eller ilt. I stedet "stivner det", og stjernen går ind i et sekund rød kæmpe fase. Til sidst blæses stjernens ydre lag forsigtigt væk og danner en planetarisk tåge. Hvad der er tilbage er kulstof-iltkernen, hjertet i den hvide dværg. Det er meget sandsynligt, at vores sol vil starte denne proces om nogle få milliarder år.

Når en hvid dværg holder op med at generere energi via nuklear fusion, er det teknisk set ikke længere en stjerne. Det er en stjernen rest. Det er stadig varmt, men ikke fra aktiviteten i sin kerne. Tænk på de sidste faser i en hvid dværgs liv som mere som de døende glør af en brand. Over tid vil det køle ned og til sidst blive så koldt, at det bliver en kold, død ember, hvad nogle kalder en "sort dværg". Ingen kendte hvide dværge er kommet så langt endnu. Det er fordi det tager milliarder og milliarder af år for processen at finde sted. Da universet kun er omkring 14 milliarder år gammelt, har selv de første hvide dværge ikke haft tid nok til at køle helt ned for at blive sorte dværge.

• Alle stjerner ældes og udvikler sig til sidst ud af eksistensen.
• Meget massive stjerner eksploderer som supernovaer og efterlader neutronstjerner og sorte huller.
• Stjerner som solen vil udvikle sig til at blive hvide dværge.
• En hvid dværg er resterne af en stjernekerne, der har mistet alle sine ydre lag.
• Ingen hvide dværge er kølet helt ned i universets historie.

• NASA, NASA, imag.gsfc.nasa.gov/science/objects/dwarfs1.html.
• "Stellar Evolution", www.aavso.org/stellar-evolution.
• “Hvid dværg | COSMOS.” Center for Astrofysik og Supercomputing, astronomy.swin.edu.au/cosmos/W/ hvid dværg.

Redigeret af Carolyn Collins Petersen.