Biały karzeł - Najnowsze informacje

Biały karzeł wyróżnia się bardzo wysoką gęstością iStock
Podziel się

Biały karzeł to ciało niebieskie będące jedną z ostatnich form umierającej gwiazdy. Tego typu obiekt charakteryzuje się niewielkimi rozmiarami i dużą masą, a przez to ogromną gęstością.

Biały karzeł – definicja

Biały karzeł to niewielki obiekt astronomiczny, złożony ze zdegenerowanej materii. Jest on pozostałością po mało masywnej gwieździe, której nie udało się przeobrazić w supernową. Gęstość białych karłów oscyluje wokół 10⁸ g/cm³, a ich masa wynosi średnio 0,5 - 0,7 masy Słońca, przy rozmiarach zbliżonych do rozmiarów Ziemi.

Istnieją trzy rodzaje białych karłów:

  • helowe – niewielkie gwiazdy, u których w procesie ewolucji nie dochodzi do zapłonu helu,
  • węglowe lub węglowo-tlenowe – średnio masywne gwiazdy spalające hel w toku ewolucji,
  • z domieszką tlenu, neonu i magnezu – najmasywniejsze gwiazdy (4-8 mas Słońca).

Powstanie białego karła

Genezą białego karła jest uformowanie się gwiazdy z obłoku materii, który pod wpływem sił grawitacyjnych skupia się w jednym miejscu, tworząc jądro. Następnie w jądrze tym zachodzi reakcja termonuklearna, podczas której atomy węgla łączą się w atomy helu. Po jej ustaniu jądro gwiazdy zaczyna zapadać się pod wpływem własnej grawitacji, a zewnętrzna powłoka, gdzie dochodzi od syntezy helu, zwiększa swoją objętość. Gwiazda staje się czerwonym olbrzymem.

W kolejnym etapie powłoka, w której ustaje wspomniana synteza rozprasza się w postaci mgławicy planetarnej. Pozostaje jedynie rozgrzane jądro, które pod wpływem spadku ciśnienia zapada się stopniowo, tworząc obiekt o ogromnej gęstości, czyli białego karła.

Z racji tego, że w białym karle nie zachodzą już żadne reakcje chemiczne, obiekt przez miliony lat wysyła w przestrzeń kosmiczną całe nagromadzone dotychczas ciepło. Zakłada się, że po zakończeniu procesu biały karzeł zamieni się w czarnego karła. To jednak tylko hipoteza, ponieważ wszechświat jest zbyt młody na istnienie tego typu ciał niebieskich.

Biały karzeł a czarna dziura

Zarówno biały karzeł, jak i czarna dziura są etapami ewolucji gwiazd w ich końcowym stadium, czyli umierania. Różnica leży w masie protogwiazdy. Czarna dziura to obiekt astronomiczny powstały w wyniku zapadania się gwiazdy o ogromnej masie. Biały karzeł natomiast jest przeobrażeniem niewielkiej gwiazdy.

Biały karzeł – badania

Pierwsze wzmianki o białym karle pojawiły się w 1783 roku, gdy William Herschel odkrył gwiazdę 40 Eridani. W 1862 roku Alvan Graham Clark zaobserwował w okolicy Syriusza niewielkie ciało niebieskie, odbijające bardzo słabe światło. Lata badań wykazały, że Syriusz B ma temperaturę 25 000 K, rozmiary Ziemi oraz masę Słońca. To dało podejrzenie nietypowego charakteru gwiazdy. Wkrótce przekonano się, że w galaktyce Drogi Mlecznej występuje bardzo dużo tego typu obiektów astronomicznych.

Indyjski astrofizyk, Subramanyan Chandrasekhar, dzięki wyprowadzeniu wzoru na maksymalną masę białego karła i wykazaniu, że wynosi ona średnio 1,2 - 1,4 masy Słońca, otrzymał w 1983 roku Nagrodę Nobla z dziedziny fizyki. Swoje obliczenia oparł na zasadach statystyki Fermiego-Diraca, a następnie badaniach Ralpha Fowlera nad gęstością tych obiektów w świetle własności znajdującej się w nich zdegenerowanej materii gazowej.

Biały karzeł – ciekawostki

W 2014 roku amerykański naukowiec, profesor David Kaplan, zaobserwował białego karła w pobliżu pulsara PSR J2222-0137. Mimo tego, że obiekt był znany naukowcom, przez długi czas nie udawało się go namierzyć. Powodem był fakt, że jest to jeden z najchłodniejszych i najciemniejszych białych karłów znanych astronomom. Istnieje podejrzenie, że zbudowany jest on ze skrystalizowanego węgla, czyli diamentu.