Hvide dværge er resterne af døde stjerner. Det er de stjernekerner, der er efterladt, efter at en stjerne har udtømt sin brændstofforsyning og sprængt sin gas i rummet.
Hvide dværge er de varme, tætte rester af lange døde stjerner. Det er de stjernekerner, der er efterladt, efter at en stjerne har udtømt sin brændstofforsyning og sprængt dens hoveddel af gas og støv i rummet. Disse eksotiske objekter markerer det sidste stadie i evolutionen for de fleste stjerner i universet - inklusive vores sol - og lyser vejen til en dybere forståelse af den kosmiske historie.
En enkelt hvid dværg indeholder nogenlunde massen af vores sol i et volumen, der ikke er større end vores planet. Deres lille størrelse gør dem vanskelige at finde. Ingen hvide dværge kan ses med det blotte øje. Lyset, de genererer, kommer fra langsom, konstant frigivelse af vidunderlige mængder energi, der er opbevaret efter milliarder af år brugt som en stjernes atomkraftværk.
Hubble-rumteleskopbillede af den lyse vinterstjerne Sirius (midt) og dens svage hvide dværgkompis, Sirius B (nederst til venstre). Kredit: NASA, ESA, H. Bond (STScI) og M. Barstow (University of Leicester)
Hvide dværge fødes, når en stjerne lukker ned. En stjerne tilbringer det meste af sit liv i en usikker balance mellem tyngdekraft og udvendigt gastryk. Vægt af et par octillion tonsvis af gas, der trykker ned på den stjerne kerne, driver densiteter og temperaturer, der er høje nok til at antænde nuklear fusion - sammenblandingen af brintkerner til dannelse af helium. Den stadige frigivelse af termonuklear energi forhindrer stjernen i at kollapse på sig selv.
Når stjernen løber af brint i sit centrum, skifter stjernen til at smelte helium til kulstof og ilt. Hydrogenfusion flyttes til en skal, der omgiver kernen. Stjernen blæser op og bliver en "rød gigant". For de fleste stjerner - vores sol inkluderet - er dette begyndelsen på slutningen. Når stjernen ekspanderer, og de stellare vinder blæser i en stadig mere voldsom hastighed, undslipper stjernens ydre lag det ubarmhjertige træk af tyngdekraften.
Når stjernen fordamper, efterlader den sin kerne. Den udsatte kerne, nu en nyfødt hvid dværg, består af en eksotisk gryderet af helium, kulstof og iltkerner, der svømmer i et hav af stærkt energiske elektroner. Elektronernes kombinerede tryk holder den hvide dværg op, hvilket forhindrer yderligere sammenbrud mod en endnu fremmed enhed som en neutronstjerne eller sort hul.
Den hvide baby dværg er utroligt varm og bader det omgivende rum i en glød af ultraviolet lys og røntgenstråler. Nogle af denne stråling er opsnappet af udstrømningen af gas, der har forladt grænserne for den nu døde stjerne. Gassen reagerer ved fluorescerende med en regnbue med farver kaldet en planetarisk tåge. Disse tåge - som Ringtågen i stjernebilledet Lyra - giver os et kig ind i vores sols fremtid.
Ringtågen (M57) i stjernebilledet Lyra viser de sidste stadier af en stjerne som vores sol. En hvid dværg i midten lyser den aftagende gassky, der engang udgjorde stjernen. Farverne identificerer forskellige elementer som brint, helium og ilt. Kredit: Hubble Heritage Team (AURA / STScI / NASA)
Den hvide dværg har nu en lang, stille fremtid. Efterhånden som den indfangede varme falder ud, afkøles og dæmpes langsomt. Til sidst vil det blive en inert klump kulstof og ilt, der flyder usynligt i rummet: en sort dværg. Men universet er ikke gammelt nok til, at nogen sorte dværge har dannet sig. De første hvide dværge, der er født i de tidligste generationer af stjerner, afkøles stadig, 14 milliarder år senere.De koldeste hvide dværge, vi kender til, med temperatur omkring 4000 grader, kan også være nogle af de ældste relikvier i kosmos.
Men ikke alle hvide dværge går stille ind i natten. Hvide dværge, der kredser om andre stjerner, fører til meget eksplosive fænomener. Den hvide dværg starter tingene ved at filtrere gas fra sin ledsager. Brint overføres over en gasformig bro og spildes på den hvide dværgs overflade. Når brintet samler sig, når dets temperatur og densitet et flammepunkt, hvor hele skallen med nyligt erhvervet brændstof voldsomt smelter sammen, hvilket frigiver en enorm mængde energi. Denne blitz, kaldet en nova, får den hvide dværg til kort at blusse med glansen af 50.000 solskin og derefter langsomt falme tilbage til uklarhed.
En kunstners gengivelse af en hvid dværg, der overlapper gas fra en binær ledsager til en disk med materiale. Den stjålne gas spiraler gennem disken og går til sidst ned på den hvide dværgoverflade. Kredit: STScI
Hvis gassen opsamles hurtigt nok, kan den imidlertid skubbe hele den hvide dværg forbi et kritisk punkt. I stedet for et tyndt fusionsskal kan hele stjernen pludselig komme tilbage til livet. Ureguleret detonerer den voldsomme frigørelse af energi den hvide dværg. Hele stjernekernen udslettes i en af de mest energiske begivenheder i universet: en type 1a supernova! På et sekund frigiver den hvide dværg så meget energi, som solen gør i hele sin levetid på 10 milliarder år. I uger eller måneder kan det endda overskride en hel galakse.
SN 1572 er resterne af en Type 1a supernova, 9.000 lysår fra Jorden, som Tycho Brahe observerede for 430 år siden. Dette sammensatte røntgenbillede og infrarødt billede viser resterne af denne eksplosion: et ekspanderende gasskal, der bevæger sig i ca. 9000 km / s !. Kredit: NASA / MPIA / Calar Alto Observatory, Oliver Krause et al.
En sådan glans gør super 1-supernovaer synlige fra hele universet. Astronomer bruger dem som ”standardlys” til at måle afstande til kosmos længste rækkevidde. Observationer af detonerende hvide dverge i fjerne galakser førte til en opdagelse, der udnyttede Nobelprisen i fysik i 2011: Udvidelsen af universet accelererer! Døde stjerner har taget liv i vores mest grundlæggende antagelser om naturen af tid og rum.
Hvide dværge - kernerne, der er efterladt efter en stjerne har opbrugt sin brændstoftilførsel - drysses over enhver galakse. Som en stjernegård er de gravstenene til næsten hver stjerne, der levede og døde. Når først stederne med stjerneovne, hvor nye atomer blev smedt, er disse gamle stjerner blevet genanvendt som en astronomens værktøj, der har forbedret vores forståelse af universets udvikling.
EarthSky offentliggjorde oprindeligt dette indlæg i Christopher Crocketts AstroWoW-blog i juli 2012.