A vit dvärg Det är en stjärna i de sista stadierna av sin utveckling, som redan har använt allt väte i sin kärna, liksom bränslet i dess inre reaktor. Under dessa omständigheter svalnar stjärnan och förvånar sig förvånansvärt på grund av sin egen allvar..
Den har bara värmen lagrad under sin existens, så på ett sätt är en vit dvärg som glöd som finns kvar efter att ha släckt ett kolossalt bål. Miljontals år måste gå innan den sista andan av värmen lämnar den och förvandla den till ett kallt och mörkt föremål..
Även om de nu är kända för att vara rikliga, var de aldrig lätta att upptäcka eftersom de är extremt små.
Den första vita dvärgen upptäcktes av William Herschel 1783, som en del av det 40 Eridani-stjärnsystemet, i konstellationen Eridano, vars ljusaste stjärna är Achernar, synlig i söder (på norra halvklotet) under vintern.
40 Eridani består av tre stjärnor, en av dem, 40 Eridane A. är synlig för blotta ögat, men 40 Eridani B och 40 Eridani C är mycket mindre. B är en vit dvärg, medan C är en röd dvärg.
År senare, efter upptäckten av 40 Eridani-system, upptäckte den tyska astronomen Friedrich Bessel 1840 att Sirius, den ljusaste stjärnan i Can Major, har en diskret följeslagare.
Bessel observerade små sinuositeter i Sirius-banan, vars förklaring bara kunde vara närheten till en annan mindre stjärna. Det kallades Sirius B, ungefär 10 000 gånger mörkare än den fantastiska Sirius A.
Det visade sig att Sirius B var lika liten eller mindre än Neptun, men med en otroligt hög densitet och en yttemperatur på 8000 K. Och eftersom Sirius B: s strålning motsvarar det vita spektrumet blev det känt som "vit dvärg".
Och från och med då kallas varje stjärna med dessa egenskaper det, även om vita dvärgar också kan vara röda eller gula, eftersom de har olika temperaturer, varvid vit är den vanligaste..
Hittills har cirka 9000 stjärnor som klassificerats som vita dvärgar dokumenterats, enligt Sloan Digital Sky Survey (SDSS), ett projekt som ägnar sig åt att göra detaljerade tredimensionella kartor över det kända universum. Som vi har sagt är de inte lätta att upptäcka på grund av deras svaga ljusstyrka..
Det finns en hel del vita dvärgar i solens närhet, många av dem upptäcktes av astronomerna G. Kuyper och W. Luyten i början av 1900-talet. Därför har dess huvudsakliga egenskaper studerats relativt lätt, enligt den tillgängliga tekniken. De mest framstående är:
Tack vare temperaturen och ljusstyrkan är det känt att deras radier är mycket små. En vit dvärg vars yttemperatur är densamma som solens, avger knappt en tusendel av sin ljusstyrka. Därför måste dvärgens yta vara mycket liten..
Denna kombination av hög temperatur och liten radie får stjärnan att se vit ut, som nämnts ovan..
När det gäller deras struktur spekuleras det att de har en fast kärna av kristallin natur, omgiven av materia i gasform..
Detta är möjligt på grund av de successiva transformationer som sker i en stjärnas kärnreaktor: från väte till helium, från helium till kol och från kol till tyngre element..
Det är en verklig möjlighet, eftersom temperaturen i dvärgkärnan är tillräckligt låg för att en sådan fast kärna ska existera..
I själva verket upptäcktes nyligen en vit dvärg som tros ha en diamantkärna med en diameter på 4000 km och ligger i konstellationen Alpha Centauri, 53 ljusår från jorden..
Frågan om vita dvärgars täthet orsakade stor oro bland astronomer i slutet av 1800-talet och början av 1900-talet. Beräkningarna pekade på mycket höga densiteter.
En vit dvärg kan ha en massa upp till 1,4 gånger vår sol, komprimerad till storleken på jorden. På detta sätt är densiteten en miljon gånger större än vattenens och det är just det som upprätthåller den vita dvärgen. Hur är det möjligt?
Kvantmekanik hävdar att partiklar som elektroner bara kan uppta vissa energinivåer. Dessutom finns det en princip som begränsar arrangemanget av elektroner runt atomkärnan: Pauli-uteslutningsprincipen..
Enligt denna materiaegenskap är det omöjligt för två elektroner att ha samma kvanttillstånd inom samma system. Och i vanliga frågor är vanligtvis inte alla tillåtna energinivåer upptagna, bara några är..
Detta förklarar varför tätheten hos markbundna ämnen bara är i storleksordningen några gram per kubikcentimeter..
Varje energinivå upptar en viss volym så att regionen som upptar en nivå inte överlappar den andra. På detta sätt kan två nivåer med samma energi samexistera utan problem, så länge de inte överlappar varandra, eftersom det finns en kraft av degeneration som förhindrar det..
Detta skapar ett slags kvantbarriär som begränsar sammandragningen av materia i en stjärna, vilket skapar ett tryck som kompenserar för gravitationskollapsen. Således bibehålls den vita dvärgens integritet.
Under tiden fyller elektronerna alla möjliga energipositioner, fyller snabbt de lägsta och endast de högsta energipositionerna som finns tillgängliga..
Under dessa omständigheter, med alla energiska tillstånd upptagna, är materia i ett tillstånd som i fysik kallas degenererat tillstånd. Det är tillståndet med maximal möjlig densitet enligt uteslutningsprincipen.
Men eftersom osäkerheten i positionerna △ x för elektronerna är minimal, på grund av den höga densiteten, av Heisenbergs osäkerhetsprincip, kommer osäkerheten i det linjära ögonblicket △ p att vara mycket stor, för att kompensera för smallxens litenhet och uppfylla Så:
△ x △ p ≥ ћ / 2
Där ћ är h / 2π, där h är Plancks konstant. Således närmar sig elektronernas hastighet ljusets hastighet och trycket de utövar ökar, eftersom kollisioner också ökar..
Detta kvanttryck, kallat fermi tryck, den är oberoende av temperaturen. Det är därför en vit dvärg kan ha energi vid vilken temperatur som helst, inklusive absolut noll..
Tack vare astronomiska observationer och datorsimuleringar sker bildandet av en typisk stjärna som vår sol enligt följande:
Troligtvis går vår sol på grund av dess egenskaper genom de beskrivna stadierna. Idag är solen en vuxenstjärna i huvudsekvensen, men alla stjärnor lämnar den någon gång, förr eller senare, även om de flesta av deras liv tillbringas där..
Det kommer att ta många miljoner år innan det går in i nästa röda jättefas. När det händer kommer jorden och de andra inre planeterna att uppslukas av den stigande solen, men innan det kommer haven troligen att ha avdunstat och jorden kommer att ha blivit en öken..
Inte alla stjärnor går igenom dessa stadier. Det beror på dess massa. De som är mycket massivare än solen har ett mycket mer spektakulärt slut eftersom de hamnar som supernovor. Resten i detta fall kan vara ett märkligt astronomiskt objekt, såsom ett svart hål eller en neutronstjärna..
1930 bestämde en 19-årig hinduisk astrofysiker som heter Subrahmanyan Chandrasekhar förekomsten av en kritisk massa i stjärnor..
En stjärna vars massa ligger under detta kritiska värde följer en vit dvärgs väg. Men om hans massa är överst, slutar hans dagar i en kolossal explosion. Detta är Chandrasekhar-gränsen och är ungefär 1,44 gånger solens massa..
Den beräknas enligt följande:
Här är N antalet elektroner per massenhet, ћ är Plancks konstant dividerat med 2π, c är ljusets hastighet i vakuum och G är den universella gravitationskonstanten.
Detta betyder inte att stjärnor som är större än solen inte kan bli vita dvärgar. Under hela sin vistelse i huvudsekvensen tappar stjärnan kontinuerligt massa. Det gör det också i sin röda jätte- och planetnebulosa..
Å andra sidan, när den en gång förvandlats till en vit dvärg, kan stjärnans kraftfulla gravitation locka massa från en annan närliggande stjärna och öka sin egen. När Chandrasekhar-gränsen har överskridits kanske slutet på dvärgen - och den andra stjärnan - kanske inte är så långsam som den som beskrivs här.
Denna närhet kan starta om den utdöda kärnreaktorn och leda till en enorm supernovaexplosion (supernova Ia).
När väte i kärnan i en stjärna har förvandlats till helium börjar det smälta kol- och syreatomer.
Och när heliumreserven är uttömd i sin tur, består den vita dvärgen huvudsakligen av kol och syre, och i vissa fall neon och magnesium, så länge som kärnan har tillräckligt tryck för att syntetisera dessa element..
Möjligen har dvärgen en tunn atmosfär av helium eller väte, eftersom stjärns ytvikt är hög tenderar de tunga elementen att ackumuleras i mitten och lämnar de lättare på ytan..
I vissa dvärgar finns det till och med möjligheten att smälta neonatomer och skapa fasta järnkärnor.
Som vi har sagt under de föregående styckena bildas den vita dvärgen efter att stjärnan tömmer sin vätgasreserv. Sedan sväller den och expanderar och driver sedan ut materien i form av en planetnebul och lämnar kärnan inuti..
Denna kärna, som består av degenererad materia, är det som kallas en vit dvärgstjärna. När fusionsreaktorn har stängts av dras den samman och svalnar långsamt och förlorar all sin värmeenergi och dess ljusstyrka..
För att klassificera stjärnor, inklusive vita dvärgar, används spektraltypen, vilket i sin tur beror på temperaturen. För att namnge dvärgstjärnorna används en stor D, följt av en av dessa bokstäver: A, B, C, O, Z, Q, X. Dessa andra bokstäver: P, H, E och V betecknar en annan serie egenskaper mycket mycket mer specifikt.
Var och en av dessa bokstäver betecknar ett framträdande inslag i spektrumet. Till exempel är en DA-stjärna en vit dvärg vars spektrum har en vätelinje. Och en DAV-dvärg har vätelinjen och dessutom indikerar V att den är en variabel eller pulserande stjärna.
Slutligen läggs ett tal mellan 1 och 9 till bokstavsserien för att indikera temperaturindex n:
n = 50400 / effektiv T för stjärnan
En annan klassificering av vita dvärgar baseras på deras massa:
- Sirius B i konstellationen Can Major, följeslagaren till Sirius A, den ljusaste stjärnan i natthimlen. Det är den närmaste vita dvärgen av alla.
- AE Aquarii är en vit dvärg som avger röntgenpulser.
- 40 Eridani B, avlägsna 16 ljusår. Det kan observeras med ett teleskop.
- HL Tau 67 tillhör stjärnbilden Oxen och är en variabel vit dvärg, den första i sitt slag som upptäcktes.
- DM Lyrae är en del av ett binärt system och är en vit dvärg som exploderade som en nova på 1900-talet.
- WD B1620 är en vit dvärg som också tillhör ett binärt system. Den medföljande stjärnan är en pulserande stjärna. I detta system finns det en planet som kretsar kring dem båda.
- Procyon B, följeslagare till Procyon A, i konstellationen av den lilla hunden.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.