Od hvězd po bílé trpaslíky: Sága hvězdy podobné Slunci

Bílé trpaslíky jsou zvědavé předměty. Jsou malé a nejsou příliš masivní (tedy část trpaslíků jejich jmen) a vyzařují hlavně bílé světlo. Astronomové je také označují jako „degenerované trpaslíky“, protože jsou to skutečně zbytky hvězdných jader, která obsahují velmi hustou „degenerovanou“ hmotu.

Mnoho hvězd se promění v bílé trpaslíky jako součást jejich „stáří“. Většina z nich začala jako hvězdy podobné našemu vlastnímu Slunci. Zdá se poněkud podivné, že se naše Slunce nějak změní v podivnou zmenšující se hvězdu, ale od nynějška se to stane miliardy let. Astronomové viděli tyto podivné malé objekty po celé galaxii. Dokonce vědí, co se s nimi stane, když se ochladí: stanou se černými trpaslíky.

Abychom porozuměli bílým trpaslíkům a jejich tvorbě, je důležité znát životní cykly hvězd. Obecný příběh je celkem jednoduchý. Tyto obří kouřící koule přehřátých plynů se tvoří v oblacích plynu a září energií energie jaderné fúze. Mění se po celou dobu svého života, procházejí různými a velmi zajímavými stádii. Většinu svého života tráví přeměnou vodíku na helium a vytvářením tepla a světla. Astronomové mapují tyto hvězdy v grafu nazvaném hlavní sekvence, což ukazuje, jaká je fáze jejich vývoje.

Jakmile se hvězdy stávají určitým věkem, přecházejí do nových fází existence. Nakonec nějakým způsobem umírají a zanechávají za sebou fascinující důkazy o sobě. Tam jsou nějací opravdu exotické objekty, z nichž se skutečně vyvinou skutečné hvězdy, jako jsou černé díry a neutronové hvězdy. Jiní končí svůj život jako jiný typ předmětu zvaný bílý trpaslík.

Jak se z hvězdy stane bílý trpaslík? Jeho evoluční cesta závisí na jeho hmotnosti. Hvězda s vysokou hmotností - jedna s osmi nebo vícekrát větší hmotností Slunce v době, kdy je na hlavní sekvenci - exploduje jako supernova a vytvořit neutronovou hvězdu nebo černou díru. Naše Slunce není masivní hvězda, takže se hvězdy, které jsou velmi podobné, stávají bílými trpaslíky, a to zahrnuje Slunce, hvězdy nižší než Slunce a další, které jsou někde mezi hmotností Slunce a Slunce supergianti.

Hvězdy s nízkou hmotností (ty, které mají asi polovinu hmotnosti Slunce) jsou tak lehké, že jejich teploty jádra se nikdy nedostanou dostatečně horké, aby roztavily helium na uhlík a kyslík (další krok po fúzi vodíku). Jakmile dojde vodíkové palivo hvězdy s nízkou hmotností, jeho jádro nemůže odolat hmotnosti vrstev nad ním a všechno se zhroutí dovnitř. To, co zbylo z hvězdy, se pak zkomprimuje do bílého trpaslíka hélia - objektu vyrobeného hlavně z jader helia-4

Jak dlouho nějaká hvězda přežije, je přímo úměrná její hmotnosti. Nízkohmotné hvězdy, které se stanou héliovými bílými trpaslíky, budou trvat déle než věk vesmír dostat se do jejich konečného stavu. Chladí se velmi, velmi pomalu. Nikdo tedy neviděl, jak se úplně ochladil, a tyto podivné hvězdy jsou poměrně vzácné. To neznamená, že neexistují. Existují nějaký kandidáti, ale obvykle se objevují v binárních systémech, což naznačuje, že za jejich vytvoření, nebo alespoň za urychlení procesu, odpovídá nějaký druh hromadné ztráty.

My dělat vidět mnoho dalších bílých trpaslíků, kteří začali svůj život jako hvězdy spíš jako Slunce. Tito bílí trpaslíci, také známí jako degenerovaní trpaslíci, jsou koncovými body hvězd s hmotností hlavní sekvence mezi 0,5 a 8 solárními hmotami. Stejně jako naše Slunce i tyto hvězdy tráví většinu svého života spojováním vodíku do helia v jejich jádrech.

Jakmile dojdou vodíkové palivo, jádra se zkomprimují a hvězda se rozšíří, aby se stala červeným obrem. Zahřívá jádro, dokud se hélium nerozpojí a vytvoří uhlík. Když dojde hélium, uhlík začne tavit a vytvářet těžší prvky. Technickým pojmem pro tento proces je „trojitý alfa proces:“ dvě jádra hélia se spojí za vzniku berylia, následovaná fúzí dalšího uhlíku vytvářejícího helium.)

Jakmile je celé hélium v ​​jádru sloučeno, jádro se znovu komprimuje. Teplota jádra však nebude dostatečně horká na to, aby roztavila uhlík nebo kyslík. Místo toho „ztuhne“ a hvězda vstoupí na vteřinu červený obr fáze. Nakonec se vnější vrstvy hvězdy jemně odfouknou a vytvoří a planetární mlhovina. Zůstalo pozadu jádro uhlík-kyslík, srdce bílého trpaslíka. Je velmi pravděpodobné, že naše Slunce začne tento proces za několik miliard let.

Když bílý trpaslík přestane vyrábět energii jadernou fúzí, technicky už to není hvězda. Je to hvězdný zbytek. Je to stále horké, ale ne z činnosti v jeho jádru. Přemýšlejte o posledních fázích života bílého trpaslíka jako o umírajících uhlících ohně. Postupem času se zchladí a nakonec se zchladne, že se stane chladným, mrtvým členem, což někteří nazývají „černý trpaslík“. Žádný známý bílý trpaslík se zatím nedostal. Je to proto, že proces trvá miliardy a miliardy let. Protože vesmír je starý jen asi 14 miliard let, ani první bílí trpaslíci neměli dostatek času, aby se úplně ochladili, aby se stali černými trpaslíky.

• Všechny hvězdy stárnou a nakonec se vyvinou z existence.
• Velmi masivní hvězdy explodují jako supernovy a zanechávají za sebou neutronové hvězdy a černé díry.
• Hvězdy, jako je Slunce, se budou vyvíjet na bílé trpaslíky.
• Bílý trpaslík je zbytek hvězdného jádra, které ztratilo všechny své vnější vrstvy.
• Žádní bílí trpaslíci v historii vesmíru úplně nevychladli.

• NASA, NASA, imagine.gsfc.nasa.gov/science/objects/dwarfs1.html.
• „Hvězdná evoluce“, www.aavso.org/stellar-evolution.
• "Bílý trpaslík | KOSMOS." Centrum pro astrofyziku a superpočítač, astronomy.swin.edu.au/cosmos/W/white trpaslík.

Editoval Carolyn Collins Petersen.