Fra stjerner til hvite dverger: Saga of a Sun-like Star

Hvite dverger er nysgjerrige gjenstander. De er små og ikke veldig massive (derav den "dvergen" delen av navnene deres) og de stråler hovedsakelig hvitt lys. Astronomer omtaler dem også som "degenererte dverger" fordi de virkelig er restene av stjernekjerner som inneholder veldig tett, "degenerert" materie.

Mange stjerner omformes til hvite dverger som en del av deres "alderdom." De fleste av dem begynte som stjerner som ligner vår egen sol. Det virker ganske rart at solen vår på en eller annen måte skulle bli til en rar, krympende ministjerne, men det vil skje milliarder av år fra nå. Astronomer har sett disse rare små objektene rundt hele galaksen. De vet til og med hva som vil skje med dem når de kjøler seg: De blir svarte dverger.

For å forstå hvite dverger og hvordan de dannes, er det viktig å kjenne livssyklusene til stjerner. Den generelle historien er ganske enkel. Disse gigantiske syttende kulene av overopphetede gasser dannes i skyer av gass og skinner av energien fra kjernefusjon. De endrer seg gjennom hele levetiden og går gjennom forskjellige og veldig interessante stadier. De bruker mesteparten av livet på å konvertere hydrogen til helium og produsere varme og lys. Astronomer kartlegger disse stjernene i en graf som kalles hovedsekvens, som viser hvilken fase de er i evolusjonen.

Når stjerner er i en viss alder, går de over til nye eksistensfaser. Til syvende og sist dør de på en måte og etterlater fascinerende bevismateriale om seg selv. Det er noen virkelig eksotisk gjenstander som virkelig massive stjerner utvikler seg til å bli, som svarte hull og nøytronstjerner. Andre avslutter livet som en annen type gjenstand som kalles en hvit dverg.

Hvordan blir en stjerne en hvit dverg? Evolusjonsveien avhenger av dens masse. En høymassestjerne - en med åtte eller flere ganger solens masse i løpet av tiden den er i hovedsekvensen - vil eksplodere som en supernova og lage en nøytronstjerne eller svart hull. Solen vår er ikke en massiv stjerne, så den, og stjerner som er veldig lik den, blir hvite dverger, og det inkluderer solen, stjerner lavere masse enn solen, og andre som befinner seg et sted mellom massen til solen og den til solen superkjemper.

Stjerner med lav masse (de med omtrent halvparten av solens masse) er så lette at kjernetemperaturene deres aldri blir varme nok til å smelte helium til karbon og oksygen (neste trinn etter hydrogensmelting). Når en lavmassestjerners hydrogenbrensel renner ut, kan ikke kjernen motstå vekten av lagene over seg, og det hele kollapser innover. Det som er igjen av stjernen vil da komprimere til en heliumhvit dverg - en gjenstand laget hovedsakelig av helium-4 kjerner

Hvor lenge en stjerne overlever er direkte proporsjonal med massen. De lave massene som blir heliumhvite dvergstjerner vil ta lengre tid enn alder univers for å komme til sin endelige tilstand. De kjøler veldig, veldig sakte. Derfor har ingen sett en faktisk kjøle seg helt ned, og disse oddballstjernene er ganske sjeldne. Det er ikke å si at de ikke eksisterer. Det er noen kandidater, men de vises vanligvis i binære systemer, noe som antyder at en slags massetap er ansvarlig for opprettelsen av dem, eller i det minste for å få fart på prosessen.

Vi gjøre se mange andre hvite dverger der ute som begynte livet som stjerner mer som sola. Disse hvite dvergene, også kjent som degenererte dverger, er endepunktene til stjerner med hovedsekvensmasser mellom 0,5 og 8 solmasser. I likhet med vår sol bruker disse stjernene mesteparten av livet på å smelte hydrogen til helium i kjernene.

Når de har gått tom for hydrogenbrenselet, komprimerer kjernene seg, og stjernen utvides til å bli en rød gigant. Den varmer opp kjernen til helium smelter sammen for å skape karbon. Når heliumet renner ut, begynner karbonet å smelte sammen for å skape tyngre elementer. Den tekniske betegnelsen for denne prosessen er "trippel-alfa-prosessen:" to heliumkjerner smelter sammen for å danne beryllium, etterfulgt av fusjon av en ekstra helium som skaper karbon.)

Når alt helium i kjernen er smeltet sammen, vil kjernen komprimere igjen. Imidlertid vil kjernetemperaturen ikke bli varm nok til å smelte sammen karbon eller oksygen. I stedet "stivner" den, og stjernen går inn et sekund rød kjempe fase. Etter hvert blir stjernens ytre lag forsiktig blåst bort og danner en planetarisk tåke. Det som blir igjen er karbon-oksygenkjernen, hjertet til den hvite dvergen. Det er veldig sannsynlig at Solen vår vil starte denne prosessen om noen milliarder år.

Når en hvit dverg slutter å generere energi via kjernefusjon, er det teknisk sett ikke lenger en stjerne. Det er en fantastisk rest. Det er fortsatt varmt, men ikke fra aktiviteten i kjernen. Tenk på de siste stadiene i en hvit dvergs liv som mer som de døende glørne av en brann. Over tid vil det kjøle seg, og til slutt bli så kaldt at det blir en kald, død kule, det noen kaller en "svart dverg". Ingen kjent hvit dverg har kommet så langt ennå. Det er fordi det tar milliarder og milliarder av år for prosessen skal skje. Siden universet bare er rundt 14 milliarder år gammelt, har selv de første hvite dvergene ikke hatt nok tid til å kjøle seg helt ned for å bli svarte dverger.

• Alle stjerner eldes og utvikler seg etter hvert ut av eksistensen.
• Svært massive stjerner eksploderer som supernovaer og etterlater seg nøytronstjerner og sorte hull.
• Stjerner som sola vil utvikle seg til å bli hvite dverger.
• En hvit dverg er restene av en stjernekjerne som har mistet alle ytre lag.
• Ingen hvite dverger har kjølet seg fullstendig ned i universets historie.

• NASA, NASA, imag.gsfc.nasa.gov/science/objects/dwarfs1.html.
• "Stellar Evolution", www.aavso.org/stellar-evolution.
• “White Dwarf | COSMOS.” Senter for astrofysikk og superdatamaskiner, astronomy.swin.edu.au/cosmos/W/ hvit dverg.

Redigert av Carolyn Collins Petersen.