Administrația Națională pentru Aeronautică și Spațiu

• Avansat
• Basic

De unde provin White Dwarfs?

În cazul în care o stea ajunge la sfârșitul vieții sale depinde de masa cu care s-a născut. Stelele care au multă masă își pot încheia viața ca găuri negre sau stele cu neutroni. O stea cu masă mică sau medie (cu o masă mai mică de aproximativ 8 ori masa Soarelui nostru) va deveni o pitică albă. Un pitic alb tipic este cam la fel de masiv ca Soarele, dar doar puțin mai mare decât Pământul. Acest lucru face ca piticii albi să fie una dintre cele mai dense forme de materie, depășită doar de stelele de neutroni și găurile negre.

Black Hole	Neutron Star	White Dwarf

Stelele cu masă medie, precum Soarele nostru, trăiesc prin fuziunea hidrogenului din nucleele lor în heliu. Asta face Soarele nostru acum. Căldura pe care soarele o generează prin fuziunea nucleară a hidrogenului în heliu creează o presiune exterioară. Peste încă 5 miliarde de ani, Soarele va fi consumat tot hidrogenul din miezul său.

Această situație într-o stea este similară cu o oală sub presiune. Încălzirea ceva într-un recipient sigilat provoacă o acumulare de presiune. Același lucru se întâmplă și la Soare. Deși Soarele poate să nu fie strict un recipient sigilat, gravitația îl face să acționeze ca unul singur, trăgând steaua spre interior, în timp ce presiunea creată de gazul fierbinte din miez împinge să iasă. Echilibrul dintre presiune și gravitație este foarte delicat.

Când Soarele rămâne fără hidrogen pentru a se contopi, echilibrul se înclină în favoarea gravitației, iar steaua începe să se prăbușească. Dar compactarea unei stele face ca aceasta să se încălzească din nou și poate fuziona puținul hidrogen rămas într-o coajă înfășurată în jurul nucleului său.

(Betelgeuse)
15 ianuarie 1996, telescopul spațial Hubble surprinde prima imagine directă a unei stele, A. Dupree (CfA) și NASA.

Această cochilie arzătoare de hidrogen extinde straturile exterioare ale stelei. Când se va întâmpla acest lucru, Soarele nostru va deveni un gigant roșu; va fi atât de mare încât Mercur va fi înghițit complet!

Când o stea devine mai mare, căldura ei se extinde, făcându-și temperatura generală mai rece. Dar temperatura centrală a gigantului nostru roșu Soare crește până când este în sfârșit suficient de fierbinte pentru a contopi heliul creat din fuziunea hidrogenului. În cele din urmă, va transforma heliul în carbon și alte elemente mai grele. Soarele va petrece doar un miliard de ani ca gigant roșu, spre deosebire de cele aproape 10 miliarde pe care le-a cheltuit ocupând arderea hidrogenului.

Știm deja că stelele cu masă medie, precum Soarele nostru, devin giganți roșii. Dar ce se întâmplă după aceea? încă consumă heliu și scoate carbon. Dar când și-a terminat heliul, nu este suficient de cald pentru a putea arde carbonul pe care l-a creat. Ce se întâmplă acum?

De când Soarele nostru a câștigat ” Nu va fi suficient de fierbinte pentru a aprinde carbonul în nucleul său, va ceda din nou gravitației. Când nucleul stelei se contractă, va provoca o eliberare de energie care face ca învelișul stelei să se extindă. Acum steaua a devenit un gigant chiar mai mare decât înainte! Raza Soarelui nostru va deveni mai mare decât orbita Pământului!

Soarele nu va fi foarte stabil în acest moment și va pierde masa. Acest lucru continuă până când steaua își suflă în cele din urmă straturile exterioare. Nucleul stelei rămâne totuși intact și devine un vârf alb. Piticul alb va fi înconjurat de o coajă de gaz în expansiune într-un obiect cunoscut sub numele de nebuloasă planetară. Acestea sunt numite astfel deoarece primii observatori credeau că arătau ca planetele Uranus și Neptun. Există unele nebuloase planetare care pot fi vizualizate printr-un telescop din curtea din spate. În aproximativ jumătate dintre ele, pitica albă centrală poate fi văzută folosind un telescop de dimensiuni moderate.

Nebuloasele planetare par să marcheze tranziția unei stele cu masă medie de la gigant roșu la pitic alb. Stelele care sunt comparabile ca masă cu Soarele nostru vor deveni pitici albi în 75.000 de ani de la suflarea plicurilor lor. În cele din urmă, la fel ca Soarele nostru, se vor răcori, radiază căldură în spațiu și se estompează în bulgări negri de carbon. Poate dura 10 miliarde de ani, dar Soarele nostru va ajunge cândva la sfârșitul liniei și va deveni liniștit un pitic negru.

Piticii albi ne pot spune despre epoca Universului. Dacă putem estima timpul necesar pentru ca o pitică albă să se răcească într-o pitică neagră, aceasta ne-ar oferi o limită inferioară pentru vârsta Universului și a galaxiei noastre, dar pentru că este nevoie de miliarde de ani pentru ca piticii albi să se răcească, Nu cred că universul este încă suficient de vechi pentru ca mulți pitici albi, dacă există, să devină pitici negri.Găsirea piticilor negri ne-ar modifica cu siguranță înțelegerea procesului de răcire la piticii albi.

Observațiile piticilor albi

Săgeata arată spre piticul alb, Sirius B, lângă Siriusul mare A.

Există mai multe moduri de a observa stelele pitice albe. Primul pitic alb descoperit a fost găsit pentru că este o stea însoțitoare a lui Sirius, o stea strălucitoare din constelația Canis Major. În 1844, astronomul Friedrich Bessel a observat că Sirius avea o mișcare ușoară înainte și înapoi, ca și când ar orbita un obiect nevăzut. În 1863, opticianul și producătorul de telescopuri Alvan Clark a văzut acest obiect misterios. Această stea însoțitoare a fost determinată ulterior să fie o pitică albă. Această pereche este acum denumită Sirius A și B, B fiind piticul alb. Perioada orbitală a acestui sistem este de aproximativ 50 de ani.

Deoarece piticii albi sunt foarte mici și, prin urmare, foarte greu de detectat, sistemele binare sunt un mod util de localizare a acestora. Ca și în cazul sistemului Sirius, dacă o stea pare să aibă un fel de mișcare inexplicabilă, am putea descoperi că singura stea este într-adevăr un sistem multiplu. La o inspecție atentă, putem constata că are un companion pitic alb.

Telescopul spațial Hubble, cu oglinda sa de 2,4 metri și optica avansată, a vizionat cu succes pitici albi cu câmpul larg și camera planetară. În august 1995, această cameră a observat peste 75 de pitici albi în grupul globular M4 din constelația Scorpion. Acești pitici albi erau atât de slabi încât cel mai strălucitor dintre ei nu era mai luminos decât un bec de 100 de wați văzut la distanța lunii. M4 este situat la 7.000 de ani lumină distanță, dar este cel mai apropiat grup globular de Pământ. De asemenea, are o vechime de aproximativ 14 miliarde de ani. , motiv pentru care atât de multe stele sunt aproape de sfârșitul vieții lor.

Imaginea ROSAT a HZ 43

Telescoapele optice nu sunt singurul mod de a vizualiza piticele albe. Pitica albă HZ 43 a fost observată de satelitul cu raze X ROSAT. Razele X provin din interiorul suprafeței vizibile a piticii albe. Această regiune este foarte densă și poate fi la fel de fierbinte ca 100.000 de grade într-o pitică albă foarte tânără. straturile exterioare conțin doar heliu și hidrogen și sunt esențiale y transparent la razele X care sunt emise de straturile interioare mult mai fierbinți.

Ultima modificare: decembrie 2006