Stjärnorna på himlen kan verka ageless och oföränderliga, men så småningom kommer de flesta av dem att bli vita dvärgar, det sista observerbara utvecklingsstadiet för låg- och medelstora -massastjärnor. Dessa svaga stjärnkroppar prickar i galaxen, rester av stjärnor som en gång brände ljusa.
Formation
Huvudsekvensstjärnor, inklusive solen, bildas från moln av damm och gas som dras samman av gravitationen. Hur stjärnorna utvecklas under sin livstid beror på deras massa. De mest massiva stjärnorna, med åtta gånger solens massa eller mer, kommer aldrig att bli vita dvärgar. Istället kommer de i slutet av sina liv att explodera i en våldsam supernova och lämna en neutronstjärna eller ett svart hål.
Mindre stjärnor kommer dock att ta en något mer lugn väg. Stjärnor med låg till medium massa, som solen, kommer så småningom att svälla upp till röda jättar. Därefter kasta stjärnorna sina yttre lager i en ring som kallas en planetnebulosa (tidiga observatörer trodde att nebulosorna liknade planeter som Neptunus och Uranus). Kärnan som är kvar kommer att vara en vit dvärg, en skal av en stjärna där ingen vätefusion förekommer.
Mindre stjärnor, som röda dvärgar, når inte den röda jättestaten. De bränner helt enkelt igenom hela sitt vätgas och avslutar processen som en svag vit dvärg, men röda dvärgar tar biljoner år att konsumera sitt bränsle, mycket längre än universums 13,8 miljarder år gamla ålder, så ingen röd dvärgar har ännu blivit vita dvärgar.
Egenskaper
När en stjärna tar slut på bränsle upplever den inte längre ett yttre tryck från fusionsprocessen och kollapsar inåt på sig själv. dvärgar innehåller ungefär solens massa men har ungefär jordens radie, enligt Cosmos, astronomicyklopedin från Swinburne University i Australien. Detta gör dem till de tätaste föremålen i rymden, bara utslagen av neutronstjärnor och svarta hål. för NASA är tyngdkraften på ytan av en vit dvärg 350 000 gånger tyngdkraften på Ea rth Det betyder att en person på 68 kilo på jorden skulle väga 22,7 miljoner kg på ytan av en vit dvärg.
Vita dvärgar når detta otrolig densitet eftersom de kollapsar så tätt att deras elektroner krossas ihop och bildar det som kallas ”degenererad materia.” De tidigare stjärnorna kommer att fortsätta att kollapsa tills elektronerna själva ger tillräckligt med en utåtriktad kraft för att stoppa krisen. Ju mer massa, desto större drag inåt, så en mer massiv vit dvärg har en mindre radie än dess mindre massiva motsvarighet. Dessa förhållanden innebär att ingen vit dvärg, efter att ha kastat ut mycket av sin massa under den röda jättefasen, kan överstiga 1,4 gånger solens massa.
När en stjärna sväller upp för att bli en röd jätte, sväljer den dess närmaste planeter. Men vissa kan fortfarande överleva. NASA: s rymdskepp Spitzer avslöjade att minst 1 till 3 procent av vita dvärgstjärnor har förorenade atmosfärer som antyder att stenmaterial har fallit i dem.
”I strävan efter jordliknande planeter har vi nu identifierat ett flertal system som är utmärkta kandidater för att hamna dem, säger Jay Farihi, en vit dvärgforskare vid University of Leicester i England, till Space.com. ”Där de kvarstår som vita dvärgar kommer alla markbundna planeter inte att vara beboeliga, men kan ha varit platser där livet utvecklades under en tidigare epok.”
I ett spännande fall har forskare observerat det steniga materialet som det faller in i den vita dvärgen.
”Det är spännande och oväntat att vi kan se denna typ av dramatiska förändringar i mänskliga tidsskalor,” berättade Boris Gänsicke, astronom vid University of Warwick i England, Space. com.
En sista spark
Många vita dvärgar bleknar ut i relativ dunkelhet, så småningom strålar bort all sin energi och blir så kallade svarta dvärgar, men de som delar ett system med följeslagare kan drabbas av ett annat öde.
Om de vita dvärg är en del av ett binärt system, kan det vara möjligt att dra material från sin följeslagare till dess yta. Att öka den vita dvärgens massa kan ha några intressanta resultat.
En möjlighet är att den tillsatta massan kan få den att kollapsa i en mycket tätare neutronstjärna.
En mycket mer explosiv resultatet är typ 1a supernova.När den vita dvärgen drar material från en medföljande stjärna ökar temperaturen, vilket så småningom utlöser en skenande reaktion som detonerar i en våldsam supernova som förstör den vita dvärgen. Denna process är känd som en ”enkel degenererad modell” av en typ 1a-supernova.
År 2012 kunde forskare noggrant observera de komplexa gasskal som omger en typ 1a supernova i fin detalj.
”Vi såg för första gången detaljerade bevis på föregångaren till en supernova av typ 1a, ”Benjamin Dilday, studiens huvudförfattare och en astronom vid Las Cumbres Observatory Global Telescope Network i Kalifornien berättade för SPACE.com.
Om följeslagaren är en annan vit dvärg istället av en aktiv stjärna, de två stjärnkropparna smälter samman för att sparka av fyrverkerierna. Denna process är känd som en ”dubbelt urartad modell” av en supernova av typ 1a.
Vid andra tillfällen kan den vita dvärgen dra precis tillräckligt med material från sin följeslagare för att kort antändas i en nova, en mycket mindre explosion. Eftersom den vita dvärgen förblir intakt kan den upprepa processen flera gånger när den når den kritiska punkten och andas liv in i den döende stjärnan om och om igen igen.
”Dessa är de ljusaste och vanligaste stjärnutbrotten i galaxen, och de ”är ofta synliga för blotta ögat”, berättade Przemek Mróz, en astronom vid Polens Warszawas universitet, Space.com.
Denna artikel uppdaterades den 11 oktober 2018 av Space.com Associate Editor , Sarah Lewin.