Бяло джудже
Бялото джудже е компактна звезда. Материята им е сгъстена. Гравитацията е придърпала атомите близо един до друг и е отнела електроните им. Масата на бялото джудже е подобна на масата на Слънцето, но обемът му е подобен на този на Земята.
Белите джуджета са крайното еволюционно състояние на всички звезди, чиято маса не е достатъчно голяма, за да се превърнат в неутронна звезда. Над 97% от звездите в Млечния път ще се превърнат в бели джуджета. §1 След като приключи животът на звездата от главната последователност, в която се синтезира водород, тя ще се разшири до червенгигант, който в ядрото си синтезира хелий до въглерод и кислород. Ако червеният гигант няма достатъчно маса за синтез на въглерод, около 1 милиард К в центъра му ще се натрупат неактивен въглерод и кислород. След като изхвърли външните си слоеве, за да образува планетарна мъглявина, той ще остави ядрото си, което е бялото джудже.
Материалът в бялото джудже вече не претърпява реакции на термоядрен синтез, така че звездата няма източник на енергия. Топлината на термоядрения синтез не я поддържа срещу гравитационния колапс.
Звезда като нашето Слънце ще се превърне в бяло джудже, когато изчерпи горивото си. В края на живота си то ще премине през стадий на червен гигант, след което ще загуби по-голямата част от газа си, докато това, което остане, се свие и се превърне в младо бяло джудже.
Изображение на Сириус А и Сириус Б, направено от космическия телескоп Хъбъл. Сириус Б, което е бяло джудже, се вижда като слаба светлинна точка в долния ляв ъгъл на много по-яркия Сириус А
Звезди бели джуджета
История
Белите джуджета са открити през XVIII век. Първата звезда бяло джудже, наречена 40 Еридани Б, е открита на 31 януари 1783 г. от Уилям Хершел. p73 Тя е част от тризвездна система, наречена 40 Еридани.
Второто бяло джудже е открито през 1862 г., но първоначално е смятано за червено джудже. То е малка звезда близо до звездата Сириус. Тази звезда-спътник, наречена Сириус Б, имала температура на повърхността около 25 000 келвина, така че била смятана за гореща звезда. Въпреки това Сириус Б беше около 10 000 пъти по-слаба от основната, Сириус А. Учените откриха, че масата на Сириус Б е почти същата като тази на Слънцето. Това означава, че някога Сириус Б е бил звезда, подобна на нашето Слънце.
През 1917 г. Адриян ван Маанен открива бяло джудже, наречено Ван Маанен 2. Това е третото открито бяло джудже. То е най-близкото до Земята бяло джудже, с изключение на Сириус Б.
Радиация и температура
Бялото джудже има ниска светимост (общото количество излъчена светлина), но много горещо ядро. Ядрото може да е с температура 107 K, докато повърхността е само 104 K.
Бялото джудже е много горещо, когато се формира, но тъй като няма източник на енергия, постепенно излъчва енергията си и изстива. Това означава, че излъчването му, което в началото му придава син или бял цвят, с времето намалява. За много дълъг период от време бялото джудже ще се охлади до температура, при която вече няма да излъчва светлина. Освен ако бялото джудже не получава вещество от звезда-спътник или друг източник, излъчването му идва от натрупаната топлина. Тя не се заменя.
Белите джуджета се охлаждат бавно по две причини. Те имат изключително малка повърхност, от която да излъчват топлина, така че се охлаждат постепенно и остават горещи дълго време. Освен това те са много непрозрачни. Дегенеративната материя, която съставлява по-голямата част от бялото джудже, спира светлината и другите електромагнитни лъчения, така че радиацията не носи много енергия.
В крайна сметка всички бели джуджета ще се охладят до черни джуджета, наречени така, защото нямат енергия, която да създава светлина. Все още не съществуват черни джуджета, тъй като за охлаждането на бялото джудже е необходимо повече време, отколкото е сегашната възраст на Вселената. Черното джудже е това, което ще остане от звездата, след като цялата ѝ енергия (топлина и светлина) бъде изразходвана.
Повторно запалване
Белите джуджета могат да се запалят отново и да експлодират като свръхнови, ако получат повече материал. Съществува максимална маса, при която бялото джудже може да остане стабилно. Тя е известна като границата на Чандрасехар.
Например джуджето може да привлече материал от звезда-спътник, което да го изведе над границата на Чандрасехар. Допълнителната маса би предизвикала реакция на въглероден синтез. Астрономите смятат, че това повторно запалване може да е причина за свръхнови от тип Ia.
Въпроси и отговори
В: Какво представлява бялото джудже?
О: Бялото джудже е компактна звезда, чиято материя е била смачкана от гравитацията и са били отнети електроните ѝ.
В: Каква е масата на бялото джудже в сравнение със Слънцето?
О: Масата на бялото джудже е подобна на тази на Слънцето, но обемът му е подобен на този на Земята.
В: Кой тип звезди стават бели джуджета?
О: Белите джуджета са крайното еволюционно състояние на всички звезди, чиято маса не е достатъчно голяма, за да се превърнат в неутронна звезда. Над 97 % от звездите в Млечния път ще се превърнат в бели джуджета.
В: Как се образува червеният гигант?
О: След като животът на звездата от главната последователност, в която се изгаря водород, приключи, тя ще се разшири и ще се образува червен гигант, който в ядрото си изгаря хелий до въглерод и кислород. Ако не разполага с достатъчно маса за синтез на въглерод, в центъра ѝ ще се натрупат неактивен въглерод и кислород.
Въпрос: Какво се случва, след като изхвърли външните си слоеве, за да образува планетарна мъглявина?
О: След като се отърве от външните си слоеве и образува планетарна мъглявина, остава само ядрото, което се превръща в бяло джудже.
В: Материалът в бялото джудже претърпява ли реакции на термоядрен синтез?
О: Не, материалът в бялото джудже вече не претърпява реакции на термоядрен синтез, така че няма източник на енергия за него и не може да бъде поддържан от топлина срещу гравитационния колапс.
В: Как нашето Слънце се превръща в бяло джудже?
О: Нашето Слънце ще се превърне в бяло джудже, когато горивото му се изчерпи в края на живота му; първо преминава през етапа на червен гигант, след това губи повечето газ, докато това, което е останало, се свие в младо бяло джудже.
