Biały karzeł

Biały karzeł jest to obiekt astronomiczny powstały po "śmierci" mało lub średnio masywnej gwiazdy (poniżej 1,4 masy Słońca), której jądro nie osiągnęło temperatury wystarczającej do zapłonu węgla w reakcjach syntezy termojądrowej. Ngc2440.jpg

Gwiazda ta rozdęła się do stadium czerwonego olbrzyma podczas spalania helu, a następnie odrzuciła zewnętrzne warstwy, stając się mgławicą planetarną z gorącym, tlenowo-węglowym jądrem w środku. Jądro to, pozbawione źródła energii, stopniowo ochładza się, emitując zgromadzone wcześniej ciepło. Brak ciśnienia reakcji termojądrowych sprawia, że zapada się ono pod własnym ciężarem osiągając ogromną gęstość - masa naszego Słońca ściśnięta jest w obszarze wielkości Ziemi. Przed dalszym zapadaniem białego karła chroni jedynie ciśnienie elektronów. Maksymalna masa, jaką obiekt może osiągnąć, zanim grawitacja je przezwycięży, znana jako granica Chandrasekhara, wynosi ok. 1,4 masy Słońca. Po jej przekroczeniu, najczęściej w wyniku przypływu materii z innego członka układu podwójnego, biały karzeł wybucha jako supernowa typu Ia, pozostawiając po sobie gwiazdę neutronową.

Po kilkuset miliardach lat temperatura białego karła obniża się do tego stopnia, że przestaje on być widoczny - staje się czarnym karłem. Jednakże Wszechświat istnieje zbyt krótko (ok. 15 mld lat), by obiekty te zdążyły powstać nawet z najstarszych białych karłów.

Historia odkrycia

W 1862 Alvan Graham Clark odkrywa ciemnego towarzysza Syriusza (Alpha Canis Majoris). Towarzysz Syriusza, nazywany Syriuszem B ma temperaturę powierzchniową około 25 000 K. Jego jasność jest znacznie mniejsza niż Syriusza A, stąd jego powierzchnia musi być znacznie mniejsza. Pozwala to oszacować promień Syriusza B na promień rzędu Ziemi. Analiza orbity Syriusza B pozwala wyznaczyć masę gwiazdy, jest ona tego samego rzędu co masa Słońca. Oznacza to, że gęstość Syriusza B jest ogromna.

Siriusbxrays.jpg Wkrótce odkryto inne białe karły, zdano sobie sprawę, że występują często w naszej Galaktyce.

Po odkryciu mechaniki kwantowej w 1926 roku R.H. Fowler (Monthly Notices R. Astron. Soc. 87, 114-122) wytłumaczył ogromną gęstość białych karłów w oparciu o mechanikę kwantową zdegenerowanego gazu elektronowego. Było to kilka miesięcy po tym jak wytłumaczono zachowanie gazu eletronowego w oparciu o statystykę Fermiego - Diraca. W oparciu o tę statystykę zastosowaną do relatywistycznego gazu elektronowego w białym karle S. Chandrasekhar w 1930 roku (Astroph. J. 74, 81-82) w swoim artykule The maximum mass of ideal white dwarfs wyprowadził relację na masę maksymalną białego karła rzędu 1,2-1,4 masy Słońca. W 1983 otrzymał za to nagrodę Nobla z fizyki.

Zobacz też: podstawowe zagadnienia z zakresu astronomii, brązowy karzeł, czerwony karzeł, czarna dziura

Fizyka gwiazd

Gourt Home::Gourt :: Biały karzeł

Historia odkrycia