Was sind weiße Zwergsterne? | Astronomy Essentials

Weiße Zwerge sind die heißen, dichten Überreste lang toter Sterne. Sie sind die Sternkerne, die zurückbleiben, nachdem ein Stern seine Treibstoffversorgung erschöpft und seine Masse an Gas und Staub in den Weltraum geblasen hat. Diese exotischen Objekte markieren für die meisten Sterne im Universum – einschließlich unserer Sonne – die letzte Evolutionsstufe und beleuchten den Weg zu einem tieferen Verständnis der kosmischen Geschichte.

Ein einzelner weißer Zwerg enthält ungefähr die Masse unserer Sonne in einem Volumen nicht größer als unser Planet. Ihre geringe Größe macht es schwierig, weiße Zwerge zu finden. Mit dem bloßen Auge sind keine weißen Zwerge zu sehen.

Das Licht, das sie erzeugen, stammt aus der langsamen, stetigen Freisetzung erstaunlicher Energiemengen, die nach Milliarden von Jahren als Kernkraftwerk eines Sterns gespeichert wurden. P. >

Weiße Zwerge werden geboren, wenn ein Stern abschaltet. Ein Stern verbringt den größten Teil seines Lebens in einem prekären Gleichgewicht zwischen Schwerkraft und Gasdruck nach außen. Das Gewicht von ein paar Oktillionen Tonnen Gas, das auf den Sternkern drückt, treibt Dichten und Temperaturen an, die hoch genug sind, um die Kernfusion zu entzünden: das Zusammenschmelzen von Wasserstoffkernen zu Helium. Die stetige Freisetzung von thermonuklearer Energie verhindert, dass der Stern auf sich selbst kollabiert.

Sobald dem Stern in seinem Zentrum der Wasserstoff ausgeht, verschiebt sich der Stern zur Fusion von Helium zu Kohlenstoff und Sauerstoff. Die Wasserstofffusion bewegt sich zu einer Hülle, die den Kern umgibt. Der Stern bläst sich auf und wird zu einem roten Riesen. Für die meisten Sterne – einschließlich unserer Sonne – ist dies der Anfang vom Ende. Während sich der Stern ausdehnt und die Sternwinde immer heftiger wehen, entziehen sich die äußeren Schichten des Sterns der unerbittlichen Anziehungskraft der Schwerkraft.

Wenn der rote Riesenstern verdunstet, hinterlässt er seinen Kern. Der exponierte Kern ist ein neugeborener weißer Zwerg.

Der Weiße Zwerg besteht aus einem exotischen Eintopf aus schwimmenden Helium-, Kohlenstoff- und Sauerstoffkernen in einem Meer hochenergetischer Elektronen. Der kombinierte Druck der Elektronen hält den Weißen Zwerg hoch und verhindert so einen weiteren Zusammenbruch zu einem noch seltsameren Wesen wie einem Neutronenstern oder einem Schwarzen Loch.

Der weiße Zwerg ist unglaublich heiß und taucht den umgebenden Raum in ein Leuchten von ultraviolettem Licht und Röntgenstrahlen. Ein Teil dieser Strahlung wird von den Gasabflüssen abgefangen, die die Grenzen des jetzt toten Sterns verlassen haben. Das Gas reagiert mit einer Fluoreszenz mit einem Regenbogen von Farben, der als planetarischer Nebel bezeichnet wird. Diese Nebel – wie der Ringnebel im Sternbild Lyra die Harfe – geben uns einen Einblick in die Zukunft unserer Sonne.

Der Weiße Zwerg hat jetzt eine lange, ruhige Zukunft vor sich. Wenn die eingeschlossene Hitze herausrinnt, kühlt sie langsam ab und wird dunkler. Schließlich wird es ein inerter Klumpen aus Kohlenstoff und Sauerstoff, der unsichtbar im Weltraum schwimmt: ein schwarzer Zwerg. Aber das Universum ist nicht alt genug, damit sich schwarze Zwerge gebildet haben. Die ersten weißen Zwerge, die in den frühesten Generationen von Sternen geboren wurden, kühlen sich noch 14 Milliarden Jahre später ab. Die coolsten weißen Zwerge, die wir kennen, mit einer Temperatur von etwa 4.000 Grad Celsius (7.000 Grad Fahrenheit), sind möglicherweise auch einige der ältesten Relikte im Kosmos.

Aber nicht alle weißen Zwerge gehen leise in die Nacht. Weiße Zwerge, die andere Sterne umkreisen, führen zu hochexplosiven Phänomenen. Der Weiße Zwerg beginnt mit dem Ablassen von Gas aus seinem Begleiter. Wasserstoff wird über eine Gasbrücke übertragen und auf die Oberfläche des Weißen Zwergs verschüttet. Während sich der Wasserstoff ansammelt, erreichen seine Temperatur und Dichte einen Flammpunkt, an dem die gesamte Hülle des neu gewonnenen Kraftstoffs heftig verschmilzt und eine enorme Menge an Energie freisetzt. Dieser Blitz, Nova genannt, lässt den Weißen Zwerg kurz mit der Brillanz von 50.000 Sonnen aufflammen und dann langsam wieder dunkel werden.

Wenn sich das Gas jedoch schnell genug sammelt, kann es den gesamten weißen Zwerg an einem kritischen Punkt vorbeiziehen lassen. Anstelle einer dünnen Schmelze der Verschmelzung kann der ganze Stern plötzlich wieder zum Leben erweckt werden. Unreguliert detoniert die gewaltsame Freisetzung von Energie den Weißen Zwerg.Der gesamte Sternkern wird bei einem der energetischsten Ereignisse im Universum ausgelöscht: einer Supernova vom Typ 1a. In einer Sekunde setzt der Weiße Zwerg in seiner gesamten Lebensdauer von 10 Milliarden Jahren so viel Energie frei wie die Sonne. Wochen oder Monate lang kann es sogar eine ganze Galaxie überstrahlen.

Diese Brillanz macht Supernovae vom Typ 1a aus dem gesamten Universum sichtbar. Astronomen verwenden sie als „Standardkerzen“, um Entfernungen zu den entferntesten Bereichen des Kosmos zu messen. Beobachtungen der Detonation weißer Zwerge in fernen Galaxien führten zu einer Entdeckung, die den Nobelpreis für Physik 2011 einbrachte: Die Expansion des Universums beschleunigt sich. Tote Sterne haben unseren grundlegendsten Annahmen über die Natur von Zeit und Raum Leben eingehaucht.

Weiße Zwerge – die Kerne, die zurückbleiben, nachdem ein Stern seine Treibstoffversorgung erschöpft hat – sind in jeder Galaxie verteilt. Wie ein Sternenfriedhof, Sie sind die Grabsteine fast aller Sterne, die lebten und starben. Nachdem die Orte der Sternöfen, an denen neue Atome geschmiedet wurden, entstanden waren, wurden diese alten Sterne als Werkzeuge eines Astronomen umfunktioniert, die unser Verständnis der Evolution des Universums verbessert haben.

Fazit: Weiße Zwerge sind die Überreste toter Sterne. Sie sind die dichten Sternkerne, die zurückbleiben, nachdem ein Stern seine Treibstoffversorgung erschöpft und seine Gase in den Weltraum geblasen hat.