Tähteistä valkoisiin kääpiöihin: auringonkaltaisen tähden saaga

Valkoiset kääpiöt ovat uteliaita esineitä. Ne ovat pieniä eikä kovin massiivisia (tästä johtuen nimiensä "kääpiö" osa) ja säteilevät pääasiassa valkoista valoa. Tähtitieteilijät viittaavat heihin myös "rappeutuneiksi kääpiöiksi", koska he ovat todella tähtien ytimiä, jotka sisältävät erittäin tiheää, "rappeutunutta" ainetta.

Monet tähdet morfifioituvat valkoisiksi kääpiöiksi osana "vanhuuttaan". Suurin osa heistä alkoi tähtiin, jotka olivat samanlaisia ​​kuin oma aurinko. Vaikuttaa melko omituiselta, että aurinkomme muuttuisi jotenkin omituiseksi, kutistuvaksi mini-tähtiä, mutta se tapahtuu miljardeja vuosia tämän jälkeen. Tähtitieteilijät ovat nähneet nämä outot pienet esineet ympäri galaksia. He jopa tietävät, mitä heille tapahtuu jäähtyessään: heistä tulee mustia kääpiöitä.

Valkoisten kääpiöiden ja niiden muodon ymmärtämiseksi on tärkeää tuntea tähtien elinkaaret. Yleinen tarina on melko yksinkertainen. Nämä ylikuumennettujen kaasujen jättiläismäiset sitovat pallot muodostuvat kaasupilvissä ja loistavat ydinfuusion energialla. Ne muuttuvat koko elämänsä ajan, käyden läpi erilaisia ​​ja erittäin mielenkiintoisia vaiheita. He viettävät suurimman osan elämästään muuntamalla vetyä heliumiksi ja tuottamalla lämpöä ja valoa. Tähtitieteilijät kuvaavat näitä tähtiä kuvaajassa, jonka nimi on pääsekvenssi, joka osoittaa minkä vaiheen ne ovat evoluutiossaan.

Kun tähdet saavat tietyn ajan, ne siirtyvät olemassaolon uusiin vaiheisiin. Viime kädessä he kuolevat jollain tavalla ja jättävät jälkeensä kiehtovia todisteita itsestään. On joitakin todella eksoottinen esineitä, joista todella massiiviset tähdet muuttuvat, kuten mustat aukot ja neutronitähdet. Toiset päättävät elämänsä erityyppisenä esineenä, jota kutsutaan valkoiseksi kääpiöksi.

Kuinka tähdistä tulee valkoinen kääpiö? Sen evoluutiopolku riippuu sen massasta. Korkean massan tähti - sellainen, jolla on vähintään kahdeksankertainen auringon massa sen aikana, kun se on pääjärjestyksessä - räjähtää supernova ja luoda neutronitähti tai musta reikä. Meidän aurinko ei ole massiivinen tähti, joten siitä ja sen hyvin samanlaisista tähtiistä tulee valkoisia kääpiöitä, ja siihen sisältyy aurinko, tähdet, joiden massa on pienempi kuin aurinko, ja muut, jotka ovat jonkin verran auringon ja supergiants.

Matalan massan tähdet (ne, joilla on noin puolet auringon massasta) ovat niin kevyitä, että niiden ytimen lämpötilat eivät koskaan kuumennu tarpeeksi sulamaan heliumia hiileksi ja happea (seuraava vaihe vetyfuusion jälkeen). Kun pienipainoisen tähden vetypolttoaine loppuu, sen ydin ei voi vastustaa sen yläpuolella olevien kerrosten painoa, ja kaikki romahtaa sisäänpäin. Tähtistä jäljellä oleva puristuu sitten heliumvalkoiseksi kääpiöksi - esineeksi, joka on valmistettu pääasiassa helium-4-ytimistä

Se, kuinka kauan jokin tähti selviää, on suoraan verrannollinen sen massaan. Matalan massan tähdet, jotka muuttuvat heliumvalkoisiksi kääpiötähteiksi, vievät pidempään kuin maailmankaikkeus päästäkseen lopulliseen tilaansa. Ne jäähtyvät hyvin, hyvin hitaasti. Siksi kukaan ei ole nähnyt yhtäkään todella jäähtyvän, ja nämä pariton tähdet ovat melko harvinaisia. Se ei tarkoita, että niitä ei ole olemassa. On jonkin verran ehdokkaita, mutta ne esiintyvät tyypillisesti binaarijärjestelmissä, mikä viittaa siihen, että jonkinlainen massahäviö on vastuussa heidän luomisestaan ​​tai ainakin prosessin nopeuttamiseen.

Me tehdä nähdä siellä monia muita valkoisia kääpiöitä, jotka aloittivat elämänsä tähtiä enemmän kuin aurinko. Nämä valkoiset kääpiöt, joita kutsutaan myös rappeutuneiksi kääpiöiksi, ovat tähtipisteiden päätepisteitä, joiden pääsekvenssimassat ovat välillä 0,5 - 8 aurinkoa. Kuten aurinkoomme, nämä tähdet viettävät suurimman osan elämästään sulattamalla vetyä ytimensä heliumiin.

Heti kun niiden vetypolttoaine loppuu, ytimet puristuvat ja tähti laajenee punaiseksi jättiläiseksi. Se kuumentaa ydintä, kunnes helium sulautuu hiilen muodostamiseksi. Kun heliumi loppuu, hiili alkaa sulautua raskaampien elementtien muodostamiseksi. Tämän prosessin tekninen termi on "kolmoalfa-prosessi:" kaksi heliumydintä sulautuvat muodostaen berylliumin, jota seuraa fuusio hiiliä muodostavan ylimääräisen heliumin kanssa.)

Kun kaikki ytimen heliumi on sulatettu, ydin puristuu uudelleen. Ytimen lämpötila ei kuitenkaan kuumene tarpeeksi sulamaan hiiltä tai happea. Sen sijaan se "jäykistyy" ja tähti saapuu sekunnissa punainen jättiläinen vaihe. Lopulta tähden ulkokerrokset puhalletaan varovasti pois ja muodostavat planetaarinen sumu. Jäljelle jää hiili-happisydän, valkoisen kääpiön sydän. On erittäin todennäköistä, että aurinkomme käynnistää tämän prosessin muutaman miljardin vuoden kuluttua.

Kun valkoinen kääpiö lakkaa tuottamasta energiaa ydinfuusion kautta, se ei ole enää tähti. Se on tähtien jäännös. Se on edelleen kuuma, mutta ei sen ytimen toiminnasta. Ajattele valkoisen kääpiön elämän viimeisiä vaiheita enemmän kuin tuleen kuolevia hiipiä. Ajan myötä se jäähtyy ja lopulta saa niin kylmäksi, että siitä tulee kylmä, kuollut ihminen, mitä jotkut kutsuvat "mustaksi kääpiöksi". Kukaan tunnettu valkoinen kääpiö ei ole vielä mennyt tähän mennessä. Tämä johtuu siitä, että prosessin toteuttaminen vie miljardeja ja miljardeja vuosia. Koska maailmankaikkeus on vain noin 14 miljardia vuotta vanha, edes ensimmäisillä valkoisilla kääpiöillä ei ole ollut tarpeeksi aikaa jäähtyä kokonaan mustiksi kääpiöiksi.

• Kaikki tähdet ikääntyvät ja lopulta kehittyvät olemassaolosta.
• Erittäin massiiviset tähdet räjähtävät supernoovina ja jättävät taakse neutronitähtiä ja mustia reikiä.
• Tähdet, kuten aurinko, kehittyvät valkoisiksi kääpiöiksi.
• Valkoinen kääpiö on tähtisydämen jäännös, joka on menettänyt kaikki ulkokerroksensa.
• Mikään valkoinen kääpiö ei ole jäähtynyt kokonaan maailmankaikkeuden historiassa.

• NASA, NASA, kujuta.gsfc.nasa.gov/science/objects/dwarfs1.html.
• "Stellar Evolution", www.aavso.org/stellar-evolution.
• “Valkoinen kääpiö | COSMOS.” Astrofysiikan ja supertietokoneiden keskus, tähtitiede.swin.edu.au/cosmos/W/valkoinen kääpiö.

Muokannut Carolyn Collins Petersen.