Tähtedest valgete kääbusteni: päikesesarnase tähe saaga

Valged kääbused on uudishimulikud objektid. Nad on väikesed ja mitte eriti massiivsed (seega nende nime "kääbus" osa) ja nad kiirgavad peamiselt valget valgust. Astronoomid nimetavad neid ka "degenereerunud kääbusteks", kuna nad on tõesti tähetuumade jäänused, mis sisaldavad väga tihedat "degenereerunud" ainet.

Paljud tähed morfeeruvad valgeks kääbuseks osana oma "vanadusest". Enamik neist algas tähtedena, mis sarnanesid meie enda Päikesega. Tundub üsna veider, et meie Päike muutuks kuidagi veidraks, kahanevaks minitäheks, kuid see juhtub nüüd miljardeid aastaid. Astronoomid on näinud neid veidraid väikeseid objekte kogu galaktika ümbruses. Nad teavad isegi, mis nendega jahutades juhtub: neist saavad mustad pöialpoisid.

Valgete kääbuste ja nende moodustumise mõistmiseks on oluline teada tähtede elutsüklit. Üldine lugu on üsna lihtne. Need ülekuumendatud gaaside hiiglaslikud kinnituskuulid moodustuvad gaasipilvedes ja paistavad tuumasünteesi energia abil. Nad muutuvad kogu elu jooksul, läbides erinevaid ja väga huvitavaid etappe. Nad veedavad suurema osa oma elust vesiniku muundamisel heeliumiks ning soojuse ja valguse tootmiseks. Astronoomid kaardistavad need tähed graafikul, mida nimetatakse põhijada, mis näitab, mis faasis nad on oma evolutsioonis.

Kui tähed saavad teatud vanuseks, lähevad nad üle eksisteerimise uutele faasidele. Lõpuks nad mingil moel surevad ja jätavad endast põnevaid tõendeid enda kohta. Seal on mõned tõesti eksootiline objektid, millest tõeliselt massiivsed tähed arenevad, nagu näiteks mustad augud ja neutronitähed. Teised lõpetavad oma elu teist tüüpi objektina, mida nimetatakse valgeks kääbuseks.

Kuidas saab täht valgeks kääbuseks? Selle evolutsioonitee sõltub selle massist. Suure massitähega täht - üks, mille päikse mass on põhijada jooksul kaheksa või enam korda suurem - plahvatab supernoova ja looge neutronitäht või must auk. Meie Päike ei ole massiivne täht, nii et see ja sellega väga sarnased tähed muutuvad valgeteks kääbusteks, sealhulgas Päike, tähed, mille mass on madalam kui Päike, ja teised, mis asuvad kuskil Päikese ja Päikese massi vahel ülipopulaadid.

Madala massiga tähed (need, millel on umbes pool Päikese massist) on nii kerged, et nende sisemiste temperatuuride temperatuur ei muutu kunagi piisavalt kuumaks, et sulatada heelium süsinikuks ja hapnikuks (järgmine samm pärast vesiniku ühtesulamist). Kui väikese massiga tähe vesinikkütus otsa saab, ei suuda selle tuum vastu selle kohal asuvate kihtide raskust ja see kõik kukub sissepoole. See, mis jääb tähest alles, tihendatakse heeliumvalgeks kääbuseks - objektiks, mis koosneb peamiselt heelium-4 tuumadest

See, kui kaua mõni täht ellu jääb, on otseselt proportsionaalne selle massiga. Madala massiga tähtedel, mis saavad heeliumvalgeks kääbustäheks, kuluks kauem kui universum nende lõplikku olekusse jõudmiseks. Nad jahutavad väga, väga aeglaselt. Seetõttu pole keegi veel näinud, et keegi oleks täielikult jahtunud, ja neid veiderpalli tähti on üsna harva. See ei tähenda, et neid pole olemas. Seal on mõned kandidaadid, kuid nad esinevad tavaliselt binaarsüsteemides, mis viitab sellele, et nende loomise või vähemalt protsessi kiirendamise eest vastutab mingi massikaotus.

Meie teha näha seal palju teisi valgeid kääbuseid, kes alustasid oma elu tähtedena nagu Päike. Need valged kääbused, tuntud ka kui degenereerunud kääbused, on tähtede lõpp-punktid, mille põhijärjestuse mass on vahemikus 0,5 kuni 8 päikese massi. Nagu meie Päike, veedavad ka need tähed suurema osa oma elust vesiniku sulandamisel tuumas.

Kui neil on vesinikkütus otsa saanud, südamikud tihenevad ja täht paisub, muutudes punaseks hiiglaseks. See soojendab südamikku, kuni heelium sulandub, moodustades süsiniku. Kui heelium otsa saab, hakkab süsinik sulama, moodustades raskemaid elemente. Selle protsessi tehniliseks terminiks on "kolmekordne alfa-protsess:" kaks heeliumi tuuma sulanduvad, moodustades berülliumi, millele järgneb täiendava heeliumi sulandamine, mis loob süsiniku.)

Kui kogu südamikus olev heelium on sulandunud, surub südamik uuesti kokku. Kuid südamiku või hapniku sulatamiseks ei kuumene südamiku temperatuur piisavalt kuumaks. Selle asemel see "jäigastub" ja täht siseneb sekundiga punane hiiglane faas. Lõpuks puhutakse tähe väliskihid õrnalt ära ja moodustatakse a planetaarne udukogu. Mis jääb järele, on süsiniku-hapniku tuum, valge kääbuse süda. On väga tõenäoline, et meie Päike alustab seda protsessi mõne miljardi aasta pärast.

Kui valge kääbus lõpetab tuumasünteesi kaudu energia genereerimise, pole see tehniliselt enam täht. See on tähe jäänuk. See on endiselt kuum, kuid mitte selle tuumiku tegevusest. Mõelge valge kääbiku elu viimastele etappidele rohkem kui tulekahju surevatele tulekahjudele. Aja jooksul see jahtub ja muutub lõpuks nii külmaks, et sellest saab külm, surnud inimene, mida mõned nimetavad "mustaks kääbuseks". Ükski teadaolev valge kääbus pole seni veel kaugele jõudnud. Selle põhjuseks on asjaolu, et selle toimumiseks kulub miljardeid ja miljardeid aastaid. Kuna universum on vaid umbes 14 miljardit aastat vana, pole isegi esimestel valgetel kääbustel olnud piisavalt aega, et täielikult mustaks kääbusteks jahtuda.

• Kõik tähed vananevad ja arenevad lõpuks olemasolust välja.
• Väga massiivsed tähed plahvatavad supernoovadena ja jätavad endast maha neutronitähed ja mustad augud.
• Tähed nagu Päike arenevad valgeks kääbuseks.
• Valge kääbus on tähttuuma jäänuk, mis on kaotanud kõik välised kihid.
• Ükski valge pöialpoiss pole universumi ajaloos täielikult jahtunud.

• NASA, NASA, kujutlege.gsfc.nasa.gov/science/objects/dwarfs1.html.
• "Stellar Evolution", www.aavso.org/stellar-evolution.
• “Valge kääbus | COSMOS. ” Astrofüüsika ja superarvuti keskus, astronoomia.swin.edu.au/cosmos/W/valge kääbus.

Toimetanud Carolyn Collins Petersen.