National Aeronautics and Space Administration (Svenska)

• Advanced
• Basic

Var kommer vita dvärgar ifrån?

Där en stjärna hamnar i slutet av sitt liv beror på massan den föddes med. Stjärnor som har mycket massa kan sluta sina liv som svarta hål eller neutronstjärnor. En stjärna med låg eller medelstor massa (med en massa som är mindre än 8 gånger massan av vår sol) blir en vit dvärg. En typisk vit dvärg är ungefär lika massiv som solen, men ändå bara något större än jorden. Detta gör vita dvärgar till en av de tätaste formerna av materia, som endast överträffas av neutronstjärnor och svarta hål.

Black Hole	Neutron Star	White Dwarf

Medelstora massstjärnor, som vår sol, lever genom att smälta väte i sina kärnor till helium. Det här är vad vår sol gör nu. Värmen som solen genererar genom sin kärnfusion av väte till helium skapar ett yttre tryck. Om ytterligare 5 miljarder år kommer solen att ha använt allt väte i sin kärna.

Denna situation i en stjärna liknar en tryckkokare. Att värma upp något i en förseglad behållare orsakar tryckuppbyggnad. Samma sak händer i solen. Även om solen kanske inte strikt är en förseglad behållare, får gravitationen att den fungerar som en, drar stjärnan inåt, medan trycket som skapas av den heta gasen i kärnan skjuter ut. Balansen mellan tryck och tyngdkraft är mycket ömtålig.

När solen tar slut på väte för att smälta, tippar balansen i tyngdkraftens smak och stjärnan börjar kollapsa. Men genom att komprimera en stjärna värms den upp igen och den kan smälta det lilla väte som finns kvar i ett skal som är lindat runt kärnan.

(Betelgeuse)
15 januari 1996, Hubble Space Telescope fångar första direktbilden av en stjärna, A. Dupree (CfA) och NASA.

Detta brinnande skal av väte utvidgar stjärnans yttre lager. När detta händer kommer vår sol att bli en röd jätte; det kommer att vara så stort att kvicksilver kommer att sväljas helt!

När en stjärna blir större sprids dess värme ut och gör dess totala temperatur svalare. Men kärntemperaturen för vår röda jätte Sol ökar tills den äntligen är tillräckligt varm för att smälta helium som skapats av vätefusion. Så småningom kommer det att förvandla heliumet till kol och andra tyngre element. Solen kommer bara att spendera en miljard år som den röda jätten, i motsats till de nästan 10 miljarder som den spenderade brinnande väte.

Vi vet redan att medelstora stjärnor, som vår sol, blir röda jättar. Men vad händer efter det? Vår röda jätte Sun kommer att fortfarande äter upp helium och drar ut kol. Men när det är klar med heliumet är det inte tillräckligt varmt för att kunna bränna det kol som det skapade. Vad nu?

Eftersom vår sol vann ” t är tillräckligt varmt för att antända kolet i sin kärna, det kommer att ge efter för tyngdkraften igen. När stjärnans kärna dras samman kommer den att frigöra energi som får stjärnshöljet att expandera. Nu har stjärnan blivit en ännu större jätte än tidigare! Vår sols radie kommer att bli större än jordens omlopp!

Solen kommer inte att vara särskilt stabil vid denna tidpunkt och kommer att förlora massa. Detta fortsätter tills stjärnan äntligen blåser bort sina yttre lager. Kärnan i stjärnan förblir dock intakt och blir en vit dvärg. Den vita dvärgen kommer att omges av ett expanderande skal av gas i ett föremål som kallas en planetnebulosa. De kallas detta för att tidiga observatörer tyckte att de såg ut som planeterna Uranus och Neptunus. Det finns några planetariska nebulosor som kan ses genom ett bakgårdsteleskop. I ungefär hälften av dem kan den centrala vita dvärgen ses med ett medelstort teleskop.

Planetnebulosar verkar markera övergången till en mediummassastjärna från röd jätte till vit dvärg. Stjärnor som är jämförbara i massa med vår sol kommer att bli vita dvärgar inom 75 000 år efter att de har blåst av sina kuvert. Så småningom kommer de, precis som vår sol, att svalna, utstråla värme i rymden och blekna till svarta kolklumpar. Det kan ta tio miljarder år, men vår sol kommer en dag att nå slutet av linjen och blir tyst en svart dvärg.

Vita dvärgar kan berätta om universums ålder. Om vi kan uppskatta den tid det tar för en vit dvärg att svalna till en svart dvärg, skulle det ge oss en lägre gräns för universums ålder och vår galax, men eftersom det tar miljarder år för vita dvärgar att svalna, tror inte att universum är tillräckligt gammalt ännu för att många, om några, vita dvärgar har blivit svarta dvärgar.Att hitta svarta dvärgar skulle säkert förändra vår förståelse för kylningsprocessen hos vita dvärgar.

Observationer av vita dvärgar

Pilen pekar mot vit dvärg, Sirius B, bredvid den stora Sirius A.

Det finns flera sätt att observera vita dvärgstjärnor. Den första vita dvärgen som upptäcktes hittades eftersom den är en följeslagare till Sirius, en ljus stjärna i konstellationen Canis Major. År 1844 märkte astronomen Friedrich Bessel att Sirius hade en liten fram och tillbaka rörelse, som om den kretsade kring ett osett föremål. År 1863 upptäckte optiker och teleskoptillverkare Alvan Clark detta mystiska föremål. Denna följeslagare var senare fast besluten att vara en vit dvärg. Detta par kallas nu Sirius A och B, med B som den vita dvärgen. Omloppstiden för detta system är cirka 50 år.

Eftersom vita dvärgar är mycket små och därmed mycket svåra att upptäcka, är binära system ett bra sätt att lokalisera dem. Som med Sirius-systemet, om en stjärna verkar ha någon oförklarlig rörelse, kan vi upptäcka att den enskilda stjärnan verkligen är ett multipelt system. Vid noggrann inspektion kan vi upptäcka att den har en vit dvärgkompanjon.

Hubble-rymdteleskopet, med sin 2,4 meter spegel och avancerad optik, har framgångsrikt sett vita dvärgar med sitt breda fält och planetkamera. I augusti 1995 observerade den här kameran mer än 75 vita dvärgar i det globulära klustret M4 i stjärnbilden Scorpius. Dessa vita dvärgar var så svaga att den ljusaste av dem inte var mer lysande än en 100 watts glödlampa som sågs vid månens avstånd. M4 ligger 7 000 ljusår bort men är det närmaste klotformiga klustret till jorden. Det är också ungefär 14 miljarder år gammalt , varför så många av dess stjärnor är nära slutet av sina liv.

ROSAT-bild av HZ 43

Optiska teleskop är inte det enda sättet att se vita dvärgar. Den vita dvärgen HZ 43 observerades av röntgensatelliten ROSAT. Röntgenstrålar kommer inifrån den synliga ytan på den vita dvärgen. Denna region är mycket tät och kan vara så varm som 100 000 grader i en mycket ung vit dvärg. En vit dvärg yttre skikt innehåller bara helium och väte och sväva väsentligen y transparent för röntgenstrålar som avges av de mycket hetare inre skikten.

Senast ändrad: december 2006