Vad är vita dvärgstjärnor? | Essentials för astronomi

Vita dvärgar är de heta, täta resterna efter länge döda stjärnor. De är de stjärnkärnor som är kvar efter att en stjärna har tömt sin bränsletillförsel och blåst sin mängd gas och damm i rymden. Dessa exotiska objekt markerar det sista utvecklingsstadiet för de flesta stjärnor i universum – inklusive vår sol – och belyser vägen till en djupare förståelse av kosmisk historia.

En enda vit dvärg innehåller ungefär massan av vår sol i en volym som inte är större än vår planet. Deras lilla storlek gör vita dvärgar svåra att hitta. Inga vita dvärgar kan ses med det blotta ögat.

Ljuset de genererar kommer från den långsamma, stadiga frisättningen av stora mängder energi som lagrats efter miljarder år som en stjärnas kärnkraftverk.

Vita dvärgar föds när en stjärna stängs av. En stjärna tillbringar större delen av sitt liv i en osäker balans mellan tyngdkraften och det yttre gastrycket. Vikten av ett par ton ton gas som pressar ner på stjärnkärnan driver densiteter och temperaturer tillräckligt höga för att antända kärnfusion: smältning av vätekärnor för att bilda helium. Den stadiga frisättningen av termonukleär energi förhindrar att stjärnan kollapsar på sig själv.

När stjärnan tar slut på väte i centrum, växlar stjärnan till att smälta helium i kol och syre. Vätefusion rör sig till ett skal som omger kärnan. Stjärnan blåses upp och blir en röd jätte. För de flesta stjärnor – inklusive vår sol – är detta början på slutet. När stjärnan expanderar och stjärnvindarna blåser i en allt hårdare hastighet, undviker stjärnans yttre lager tyngdkraftens obevekliga drag.

När den röda jättestjärnan avdunstar lämnar den sin kärna. Den exponerade kärnan är en nyfödd vit dvärg.

Den vita dvärgen består av en exotisk gryta av helium-, kol- och syrekärnor som simmar i ett hav av mycket energiska elektroner. Elektronernas kombinerade tryck håller upp den vita dvärgen, vilket förhindrar ytterligare kollaps mot en ännu främmande enhet som en neutronstjärna eller ett svart hål.

Den vita vita dvärgen är otroligt het och badar det omgivande utrymmet i en glöd av ultraviolett ljus och röntgenstrålar. En del av denna strålning fångas upp av utflödet av gas som har lämnat gränserna för den nu döda stjärnan. Gasen reagerar genom att fluorescera med en regnbåge av färger som kallas en planetnebulosa. Dessa nebulosor – som Ringnebulosan i stjärnbilden Harpa Lyra – ger oss en titt på vår sols framtid.

Den vita dvärgen har nu en lång, tyst framtid inför sig. När den instängda värmen sipprar ut svalnar den och saktar ner. Så småningom blir det en inert klump av kol och syre som flyter osynligt i rymden: en svart dvärg. Men universum är inte tillräckligt gammalt för att några svarta dvärgar ska ha bildats. De första vita dvärgarna födda i de tidigaste generationerna av stjärnor svalnar fortfarande, 14 miljarder år senare. De coolaste vita dvärgarna vi känner till, med en temperatur runt 4000 grader Celsius (7000 grader Fahrenheit), kan också vara några av de äldsta relikerna i kosmos.

Men inte alla vita dvärgar går tyst in på natten. Vita dvärgar som kretsar kring andra stjärnor leder till mycket explosiva fenomen. Den vita dvärgen startar saker med att suga bort gas från sin följeslagare. Väte överförs över en gasformig bro och spills på den vita dvärgens yta. När vätet ackumuleras når dess temperatur och densitet en flampunkt där hela skalet av nyförvärvat bränsle kraftigt smälter och släpper ut en enorm mängd energi. Denna blixt, som kallas en nova, får den vita dvärgen att kort blossa med 50 000 sols briljans och sedan sakta blekna tillbaka till dunkel.

Om gasen samlas tillräckligt snabbt kan den dock skjuta hela den vita dvärgen förbi en kritisk punkt. I stället för ett tunt fusionsskal kan hela stjärnan plötsligt återupplivas. Oreglerat spränger den våldsamma frigöringen av energi den vita dvärgen.Hela stjärnkärnan utplånas i en av de mest energiska händelserna i universum: en typ 1a supernova. På en sekund släpper den vita dvärgen lika mycket energi som solen gör under hela dess 10 miljarder års livstid. I veckor eller månader kan det till och med överstråla en hel galax.

En sådan briljans gör supernovaer av typ 1a synliga från hela universum. Astronomer använder dem som ”standardljus” för att mäta avstånd till kosmos längsta sträckor. Observationer av detonerande vita dvärgar i avlägsna galaxer ledde till en upptäckt som netto Nobelpriset i fysik 2011: universums expansion växer fram. Döda stjärnor har blåst liv i våra mest grundläggande antaganden om naturens tid och rum.

Vita dvärgar – kärnorna som är kvar efter att en stjärna har tömt sin bränsletillförsel – sprinklas i alla galaxer. Som en stjärnkyrkogård, de är gravstenarna för nästan varje stjärna som levde och dog. När väl platserna för stjärnugnar där nya atomer smiddes har dessa forntida stjärnor återinförts som ett astronomiskt verktyg som har ökat vår förståelse av universums utveckling.

Slutsats: Vita dvärgar är resterna av döda stjärnor. De är de täta stjärnkärnorna som är kvar efter att en stjärna har tömt sin bränsletillförsel och blåst ut sina gaser i rymden.