Weiße Zwerge: Kompakte Leichen von Sternen

Die Sterne am Himmel mögen zeitlos und unveränderlich erscheinen, aber schließlich werden die meisten von ihnen zu weißen Zwergen, der letzten beobachtbaren Evolutionsstufe für niedrige und mittlere -Massensterne. Diese trüben Sternkörper prägen die Galaxie, Reste von Sternen, die einst hell brannten.

Formation

Hauptreihensterne, einschließlich der Sonne, bilden sich aus Wolken von Staub und Gas durch die Schwerkraft zusammengezogen. Wie sich die Sterne im Laufe ihres Lebens entwickeln, hängt von ihrer Masse ab. Die massereichsten Sterne mit der achtfachen Masse der Sonne oder mehr werden niemals zu weißen Zwergen. Stattdessen explodieren sie am Ende ihres Lebens in einer gewalttätigen Supernova und hinterlassen einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch.

Kleinere Sterne werden jedoch einen etwas ruhigeren Weg einschlagen. Sterne mit geringer bis mittlerer Masse wie die Sonne schwellen schließlich zu roten Riesen an. Danach werfen die Sterne ihre äußeren Schichten in einen Ring, der als planetarischer Nebel bekannt ist (frühe Beobachter dachten, die Nebel ähnelten Planeten wie Neptun und Uranus). Der Kern, der zurückbleibt, wird ein weißer Zwerg sein, eine Hülle eines Sterns, in dem keine Wasserstofffusion stattfindet.

Kleinere Sterne wie rote Zwerge schaffen es nicht in den Zustand des roten Riesen. Sie verbrennen einfach ihren gesamten Wasserstoff und beenden den Prozess als schwacher weißer Zwerg. Rote Zwerge benötigen jedoch Billionen von Jahren, um ihren Treibstoff zu verbrauchen, weit länger als das 13,8 Milliarden Jahre alte Alter des Universums, also kein Rot Zwerge sind noch zu weißen Zwergen geworden.

Eigenschaften

Wenn einem Stern der Treibstoff ausgeht, erfährt er keinen Schubs mehr nach außen und kollabiert in sich selbst hinein. Weiß Zwerge enthalten ungefähr die Masse der Sonne, haben aber laut Cosmos, der Astronomie-Enzyklopädie der Swinburne University in Australien, ungefähr den Radius der Erde. Damit gehören sie zu den dichtesten Objekten im Weltraum, die nur von Neutronensternen und Schwarzen Löchern geschlagen werden Für die NASA beträgt die Schwerkraft auf der Oberfläche eines Weißen Zwergs das 350.000-fache der Schwerkraft auf Ea rth. Das bedeutet, dass eine 68-Kilogramm-Person auf der Erde 22,7 Millionen kg auf der Oberfläche eines weißen Zwergs wiegen würde.

Weiße Zwerge erreichen dies unglaubliche Dichte, weil sie so eng zusammengebrochen sind, dass ihre Elektronen zusammengeschlagen werden und so etwas wie „entartete Materie“ bilden. Die ehemaligen Sterne werden so lange zusammenbrechen, bis die Elektronen selbst eine nach außen drückende Kraft bereitstellen, um die Krise zu stoppen. Je mehr Masse, desto größer der Zug nach innen, sodass ein massiverer weißer Zwerg einen kleineren Radius hat als sein weniger massives Gegenstück. Diese Bedingungen bedeuten, dass kein weißer Zwerg, nachdem er während der Phase des roten Riesen einen Großteil seiner Masse verloren hat, das 1,4-fache der Sonnenmasse überschreiten kann.

Wenn ein Stern zu einem roten Riesen anschwillt, verschlingt er ihn seine nächsten Planeten. Aber einige können noch überleben. Das Spitzer-Raumschiff der NASA hat ergeben, dass mindestens 1 bis 3 Prozent der weißen Zwergsterne kontaminierte Atmosphären aufweisen, die darauf hindeuten, dass felsiges Material in sie gefallen ist.

„Auf der Suche nach erdähnlichen Planeten haben wir jetzt zahlreiche Systeme identifiziert Das sind ausgezeichnete Kandidaten, um sie zu beherbergen „, sagte Jay Farihi, ein Forscher der Weißen Zwerge an der Universität von Leicester in England, gegenüber Space.com. „Wo sie als weiße Zwerge fortbestehen, werden keine terrestrischen Planeten bewohnbar sein, sondern möglicherweise Orte, an denen sich das Leben in einer früheren Epoche entwickelt hat.“

In einem aufregenden Fall haben Forscher das felsige Material beobachtet fällt in den weißen Zwerg.

„Es ist aufregend und unerwartet, dass wir diese Art von dramatischer Veränderung auf menschlichen Zeitskalen sehen können“, sagte Boris Gänsicke, Astronom an der Universität von Warwick in England, gegenüber Space. com.

Ein letzter Tritt

Viele weiße Zwerge verschwinden in relativer Dunkelheit, strahlen schließlich ihre gesamte Energie aus und werden zu sogenannten schwarzen Zwergen, aber diejenigen, die ein System mit Begleitsternen teilen, können ein anderes Schicksal erleiden.

Wenn die Weißen Der Zwerg ist Teil eines binären Systems und kann möglicherweise Material von seinem Begleiter auf seine Oberfläche ziehen. Das Erhöhen der Masse des Weißen Zwergs kann einige interessante Ergebnisse haben.

Eine Möglichkeit besteht darin, dass die hinzugefügte Masse dazu führen kann, dass sie zu einem viel dichteren Neutronenstern zusammenbricht.

Ein weitaus explosiverer Ergebnis ist die Supernova vom Typ 1a.Wenn der Weiße Zwerg Material von einem Begleitstern zieht, steigt die Temperatur und löst schließlich eine außer Kontrolle geratene Reaktion aus, die in einer heftigen Supernova explodiert, die den Weißen Zwerg zerstört. Dieser Prozess ist als „einfach entartetes Modell“ einer Supernova vom Typ 1a bekannt.

Im Jahr 2012 konnten die Forscher die komplexen Gasschalen, die eine Supernova vom Typ 1a umgeben, genau beobachten.

„Wir haben zum ersten Mal wirklich detaillierte Beweise dafür gesehen Der Vorläufer einer Supernova vom Typ 1a, „Benjamin Dilday, der Hauptautor der Studie und Astronom am Global Telescope Network des Las Cumbres Observatory in Kalifornien, sagte gegenüber SPACE.com.

Wenn der Begleiter stattdessen ein anderer weißer Zwerg ist Bei einem aktiven Stern verschmelzen die beiden Sternkörper, um das Feuerwerk auszulösen. Dieser Vorgang wird als „doppelt entartetes Modell“ einer Supernova vom Typ 1a bezeichnet.

Zu anderen Zeiten kann der Weiße Zwerg Ziehen Sie gerade genug Material von seinem Begleiter, um es kurz in einer Nova zu entzünden, einer weitaus kleineren Explosion. Da der Weiße Zwerg intakt bleibt, kann er den Vorgang mehrmals wiederholen, wenn er diesen kritischen Punkt erreicht, und dem sterbenden Stern immer wieder Leben einhauchen wieder.

„Dies sind die hellsten und häufigsten Sternausbrüche in der Galaxie. und sie sind „oft mit bloßem Auge sichtbar“, sagte Przemek Mróz, Astronom an der polnischen Universität Warschau, gegenüber Space.com.

Dieser Artikel wurde am 11. Oktober 2018 vom Space.com Associate Editor aktualisiert Sarah Lewin.