Musta kääpiö on valkoinen kääpiö, joka on jäähtynyt kosmisen mikroaaltotaustan lämpötilaan ja on siten näkymätön. Toisin kuin punaiset kääpiöt, ruskeat kääpiöt ja valkoiset kääpiöt, mustat kääpiöt ovat täysin hypoteettisia.
Kun tähti on kehittynyt valkoiseksi kääpiöksi, sillä ei ole enää sisäistä lämmönlähdettä, ja se loistaa vain siksi, että se on edelleen kuuma. Kuten jotain uunista otettua, yksin jätetty valkoinen kääpiö jäähtyy, kunnes sen lämpötila on sama kuin ympäristössä. Toisin kuin tämän päivän illallinen, joka jäähtyy konvektiolla, johtavuudella ja säteilyllä, valkoinen kääpiö jäähtyy vain säteilyllä.
Koska elektronin rappeutumispaine estää sen romahtamasta mustaksi reikäksi, valkoinen kääpiö on fantastinen lämmönjohdin (itse asiassa Fermi-kaasujen fysiikka selittää sekä valkoisten kääpiöiden että metallien johtavuuden!). Kuinka nopeasti valkoinen kääpiö jäähtyy, on siten helppo treenata ... se riippuu vain sen alkuperäisestä lämpötilasta, massasta ja koostumuksesta (suurin osa on hiiltä ja happea; jotkut ehkä pääasiassa happea, neonia ja magnesiumia; toiset heliumia). Voi, ja koska ainakin osa valkoisen kääpiön ytimestä voi kiteytyä, jäähdytyskäyrällä on silloin vähän kohouma.
Maailmankaikkeus on vain 13,7 miljardia vuotta vanha, joten jopa 13 miljardia vuotta sitten muodostunut valkoinen kääpiö (epätodennäköinen; valkoisiksi kääpiöiksi muuttuvilla tähdillä kuluu noin miljardi vuotta tai niin) sen lämpötila olisi edelleen muutama tuhat astetta. Tähän päivään mennessä havaitun viileimmän valkoisen kääpiön lämpötila on vähän alle 3000 K. Pitkä tie kuljettavana ennen kuin siitä tulee musta kääpiö.
On melko vaikeaa selvittää, kuinka kauan valkoisen kääpiön jäähtyminen CMB: n lämpötilaan kestää. Miksi? Koska on olemassa paljon mielenkiintoisia vaikutuksia, jotka saattavat olla tärkeitä, vaikutuksia emme voi vielä mallintaa. Esimerkiksi, valkoinen kääpiö sisältää jonkin verran tummaa ainetta, ja ainakin osa siitä voi rappeutua vuosineljänneksien ajanjaksojen aikana tuottaen lämpöä. Ehkä timantit eivät ole ikuisesti (myös protonit voivat hajota); enemmän lämpöä. Ja CMB muuttuu myös viileämmäksi koko ajan, kun maailmankaikkeus kasvaa jatkuvasti.
Joka tapauksessa, jos sanomme mielivaltaisesti, että 5 K: n lämpötilasta valkoisesta kääpiöstä tulee musta kääpiö, niin sen muodostuminen vie vähintään 10 ^ 15 vuotta.
Vielä yksi asia: yksikään valkoinen kääpiö ei ole täysin yksin; Joillakin on binaarikumppaneita, toisilla voi vaeltaa pölypilven läpi ... myös laskeva massa tuottaa lämpöä, ja jos pinnalle kerääntyy tarpeeksi vetyä, se voi sammua kuin vetypommi (mitä novat ovat!), lämmittäen valkoista kääpiötä melko vähän.
Lisää Space Magazine: Kuinka tähti kuolee? Miksi tähdet kuolevat? Ja Hubble löytää kummallisen kokoelman valkoista kääpiötä… kääpiöitä.
Universumin loppu Osa 1 ja osa 2 ovat tähtitieteen näyttelijöiden jaksoja, jotka kannattaa kuunnella, samoin kuin auringon elämä ja muiden tähteiden elämä.
Viitteet:
NASA
NASA: Universumin aikakausi
wikipedia
