Nationale Luft- und Raumfahrtbehörde

• Fortgeschrittene
• Grundlegende

Woher kommen Weiße Zwerge?

Wo ein Stern am Ende seines Lebens landet, hängt von der Masse ab, mit der er geboren wurde. Sterne mit viel Masse können ihr Leben als Schwarze Löcher oder Neutronensterne beenden. Ein Stern mit niedriger oder mittlerer Masse (mit einer Masse von weniger als dem Achtfachen der Masse unserer Sonne) wird zu einem weißen Zwerg. Ein typischer weißer Zwerg ist ungefähr so massereich wie die Sonne, aber nur geringfügig größer als die Erde. Dies macht weiße Zwerge zu einer der dichtesten Formen von Materie, die nur von Neutronensternen und Schwarzen Löchern übertroffen wird.

Schwarzes Loch	Neutronenstern	Weißer Zwerg

Sterne mittlerer Masse leben wie unsere Sonne davon, den Wasserstoff in ihren Kernen zu Helium zu verschmelzen. Das macht unsere Sonne jetzt. Die Wärme, die die Sonne durch die Kernfusion von Wasserstoff zu Helium erzeugt, erzeugt einen Druck nach außen. In weiteren 5 Milliarden Jahren wird die Sonne den gesamten Wasserstoff in ihrem Kern verbraucht haben.

Diese Situation in einem Stern ähnelt einem Schnellkochtopf. Das Erhitzen von Gegenständen in einem verschlossenen Behälter führt zu einem Druckaufbau. Das gleiche passiert in der Sonne. Obwohl die Sonne möglicherweise nicht unbedingt ein versiegelter Behälter ist, wirkt sie aufgrund der Schwerkraft wie einer und zieht den Stern nach innen, während der durch das heiße Gas im Kern erzeugte Druck nach außen drückt. Das Gleichgewicht zwischen Druck und Schwerkraft ist sehr empfindlich.

Wenn der Sonne der Wasserstoff zur Verschmelzung ausgeht, kippt das Gleichgewicht zugunsten der Schwerkraft und der Stern beginnt zu kollabieren. Wenn ein Stern jedoch verdichtet wird, erwärmt er sich wieder und kann den wenigen Wasserstoff, der in einer um seinen Kern gewickelten Hülle verbleibt, verschmelzen.

(Betelgeuse)
Am 15. Januar 1996 erfasst das Hubble-Weltraumteleskop das erste direkte Bild eines Sterns, A. Dupree (CfA) und der NASA.

Diese brennende Wasserstoffhülle dehnt die äußeren Schichten des Sterns aus. Wenn dies geschieht, wird unsere Sonne ein roter Riese; Es wird so groß sein, dass Quecksilber vollständig verschluckt wird!

Wenn ein Stern größer wird, breitet sich seine Wärme aus und seine Gesamttemperatur wird kühler. Aber die Kerntemperatur unseres roten Riesen Sun steigt an, bis es endlich heiß genug ist, um das durch die Wasserstofffusion entstandene Helium zu verschmelzen. Schließlich wird es das Helium in Kohlenstoff und andere schwerere Elemente umwandeln. Die Sonne wird nur eine Milliarde Jahre als Roter Riese, im Gegensatz zu den fast 10 Milliarden, die er für die Verbrennung von Wasserstoff ausgegeben hat.

Wir wissen bereits, dass Sterne mittlerer Masse wie unsere Sonne zu roten Riesen werden. Aber was passiert danach? Unsere rote Riese Sonne wird es tun Helium wird immer noch aufgefressen und Kohlenstoff herausgekurbelt. Aber wenn es sein Helium aufgebraucht hat, ist es nicht heiß genug, um den von ihm erzeugten Kohlenstoff verbrennen zu können. Was jetzt?

Seit unsere Sonne gewonnen hat “ Wenn es nicht heiß genug ist, um den Kohlenstoff in seinem Kern zu entzünden, erliegt es wieder der Schwerkraft. Wenn sich der Kern des Sterns zusammenzieht, wird Energie freigesetzt, wodurch sich die Hülle des Sterns ausdehnt. Jetzt ist der Stern ein noch größerer Riese geworden als zuvor! Der Radius unserer Sonne wird größer als die Erdumlaufbahn!

Die Sonne wird zu diesem Zeitpunkt nicht sehr stabil sein und an Masse verlieren. Dies setzt sich fort, bis der Stern schließlich seine äußeren Schichten abbläst. Der Kern des Sterns bleibt jedoch intakt und wird zu einem weißen Zwerg. Der weiße Zwerg wird von einer sich ausdehnenden Gasschale in einem Objekt umgeben sein, das als planetarischer Nebel bekannt ist. Sie werden so genannt, weil frühe Beobachter dachten, sie sahen aus wie die Planeten Uranus und Neptun. Es gibt einige planetarische Nebel, die durch ein Hinterhofteleskop betrachtet werden können. In etwa der Hälfte von ihnen kann der zentrale Weiße Zwerg mit einem mittelgroßen Teleskop gesehen werden.

Planetarische Nebel scheinen den Übergang eines Sterns mittlerer Masse vom roten Riesen zum weißen Zwerg zu markieren. Sterne, deren Masse mit unserer Sonne vergleichbar ist, werden innerhalb von 75.000 Jahren nach dem Abblasen ihrer Umschläge zu weißen Zwergen. Schließlich werden sie sich wie unsere Sonne abkühlen, Wärme in den Weltraum abgeben und in schwarze Kohlenstoffklumpen übergehen. Es mag 10 Milliarden Jahre dauern, aber unsere Sonne wird eines Tages das Ende der Linie erreichen und leise zu einem schwarzen Zwerg werden.

Weiße Zwerge können uns über das Alter des Universums berichten. Wenn wir die Zeit abschätzen können, die ein weißer Zwerg benötigt, um sich in einen schwarzen Zwerg abzukühlen, würde dies eine Untergrenze für das Alter des Universums und unserer Galaxie bedeuten. Aber weil es Milliarden von Jahren dauert, bis sich weiße Zwerge abkühlen, sind wir es Ich glaube nicht, dass das Universum alt genug ist, damit viele, wenn überhaupt, weiße Zwerge zu schwarzen Zwergen geworden sind.Das Auffinden von schwarzen Zwergen würde sicherlich unser Verständnis des Abkühlungsprozesses bei weißen Zwergen verändern.

Beobachtungen von weißen Zwergen

Der Pfeil zeigt auf den weißen Zwerg Sirius B neben dem großen Sirius A.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, weiße Zwergsterne zu beobachten. Der erste entdeckte weiße Zwerg wurde gefunden, weil er ein Begleitstern von Sirius ist, einem hellen Stern im Sternbild Canis Major. 1844 bemerkte der Astronom Friedrich Bessel, dass Sirius eine leichte Hin- und Herbewegung hatte, als würde er ein unsichtbares Objekt umkreisen. 1863 entdeckte der Optiker und Teleskophersteller Alvan Clark dieses mysteriöse Objekt. Dieser Begleitstern wurde später als weißer Zwerg bestimmt. Dieses Paar wird jetzt als Sirius A und B bezeichnet, wobei B der weiße Zwerg ist. Die Umlaufzeit dieses Systems beträgt ungefähr 50 Jahre.

Da weiße Zwerge sehr klein und daher sehr schwer zu erkennen sind, sind binäre Systeme eine hilfreiche Methode, um sie zu lokalisieren. Wie beim Sirius-System können wir feststellen, dass der einzelne Stern tatsächlich ein Mehrfachsystem ist, wenn ein Stern eine unerklärliche Bewegung zu haben scheint. Bei näherer Betrachtung stellen wir möglicherweise fest, dass es einen Begleiter für weiße Zwerge gibt.

Das Hubble-Weltraumteleskop mit seinem 2,4-Meter-Spiegel und seiner fortschrittlichen Optik hat weiße Zwerge mit seiner Weitfeld- und Planetenkamera erfolgreich beobachtet. Im August 1995 beobachtete diese Kamera mehr als 75 weiße Zwerge im Kugelsternhaufen M4 im Sternbild Skorpion. Diese weißen Zwerge waren so schwach, dass die hellste von ihnen nicht leuchtender war als eine 100-Watt-Glühbirne, die in der Entfernung des Mondes zu sehen war. M4 befindet sich 7.000 Lichtjahre entfernt, ist aber der der Erde am nächsten gelegene Kugelsternhaufen. Sie ist auch ungefähr 14 Milliarden Jahre alt Deshalb sind so viele seiner Sterne kurz vor dem Ende ihres Lebens.

ROSAT-Bild von HZ 43

Optische Teleskope sind nicht die einzige Möglichkeit, weiße Zwerge zu betrachten. Der weiße Zwerg HZ 43 wurde vom Röntgensatelliten ROSAT beobachtet. Röntgenstrahlen kommen aus dem Inneren der sichtbaren Oberfläche des Weißen Zwergs. Diese Region ist sehr dicht und kann in einem sehr jungen Weißen Zwerg bis zu 100.000 Grad heiß sein. Ein Weißer Zwerg Die äußeren Schichten enthalten nur Helium und Wasserstoff und sind im Wesentlichen so y transparent für die Röntgenstrahlen, die von den viel heißeren inneren Schichten emittiert werden.

Letzte Änderung: Dezember 2006