Kerdil putih

Kami menerangkan apa kerdil putih, ciri, komposisi, pembentukan, jenis dan memberi beberapa contoh

Kerdil putih berbanding tiga planet

Apa itu kerdil putih?

A Kerdil putih Ia adalah bintang dalam fasa terakhir evolusinya, yang telah meletihkan semua hidrogen nukleusnya, serta bahan bakar reaktor dalamannya. Dalam keadaan ini, bintang itu menyejukkan dan kontrak mengejutkan kerana keterukannya sendiri.

Ia hanya mempunyai haba yang disimpan semasa kewujudannya, jadi dengan cara tertentu, kerdil putih seperti panggang yang kekal selepas mematikan api unggun yang besar. Berjuta -juta tahun mesti berlalu sebelum nafas terakhir panasnya meninggalkannya, menjadikan objek sejuk dan gelap.

Penemuan

Walaupun kini diketahui berlimpah, mereka tidak pernah mudah dikesan, kerana mereka sangat kecil.

Kerdil putih pertama ditemui oleh William Herschel pada tahun 1783, sebagai sebahagian daripada 40 sistem bintang Eridani, dalam konstelasi Eridano, yang bintang paling terang adalah Praernar, kelihatan di selatan (di hemisfera utara) semasa musim sejuk. 

40 Eridani dibentuk oleh tiga bintang, salah seorang daripada mereka, 40 eridane ke. Ia dapat dilihat dengan mata kasar, tetapi 40 Eridani B dan 40 Eridani C jauh lebih rendah. B adalah kerdil putih, manakala c adalah kerdil merah.

Bertahun -tahun kemudian, selepas penemuan sistem 40 Eridani, Astronomi Jerman. 

Bessel mengamati sinuositi kecil dalam trajektori Syria, yang penjelasannya hanya dapat menjadi kedekatan bintang lain yang lebih kecil. Ia dipanggil Syria B, kira -kira 10,000 kali kurang cerah daripada kemegahan Syria.

Ternyata Syria B begitu atau lebih kecil daripada Neptunus, tetapi dengan ketumpatan yang sangat tinggi dan suhu permukaan 8000 k. Dan sejak sinaran Syrian B sepadan dengan spektrum putih, ia dikenali sebagai "kerdil putih".

Dan sejak itu, setiap bintang dengan ciri -ciri ini dipanggil itu, walaupun kerdil putih juga boleh merah atau kuning, kerana mereka mempunyai pelbagai suhu, yang putih menjadi yang paling biasa.

Ciri -ciri kerdil putih

Sehingga kini 9000 bintang yang diklasifikasikan sebagai kerdil putih. Seperti yang telah kita katakan, mereka tidak mudah ditemui kerana kilauan mereka yang lemah.

Terdapat beberapa kerdil putih di kawasan kejiranan matahari, banyak daripada mereka ditemui oleh ahli astronomi G. Kuyper dan W. Luyten pada awal abad ke -20. Oleh itu, ciri -ciri utamanya telah dikaji dengan mudah, menurut teknologi yang ada. Yang paling cemerlang adalah: 

• Saiz kecil, setanding dengan planet.
• Ketumpatan tinggi.
• Kilauan rendah.
• Suhu dalam lingkungan 100000 dan 4000 k.
• Mereka mempunyai medan magnet.
• Mereka mempunyai suasana hidrogen dan helium.
• Medan graviti yang sengit.
• Sedikit kehilangan tenaga oleh radiasi, itulah sebabnya mereka sejuk dengan sangat perlahan.

Radio kecil

Terima kasih kepada suhu dan pencahayaan diketahui bahawa radio mereka sangat kecil. Kerdil putih yang suhu permukaannya serupa dengan matahari, hampir tidak memancarkan satu ribu kilauan ini. Oleh itu, permukaan kerdil mesti sangat kecil.

Syria B dan planet Venus mempunyai kira -kira diameter yang sama. Tagized [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)]

warna putih

Gabungan suhu tinggi ini dan radio kecil menyebabkan bintang kelihatan putih, seperti yang disebutkan di atas. 

Struktur

Bagi strukturnya, ia berspekulasi bahawa mereka mempunyai teras pepejal sifat kristal, dikelilingi oleh perkara dalam keadaan gas. 

Ia boleh melayani anda: Undang -undang termodinamik ketiga: formula, persamaan, contoh

Ini mungkin disebabkan oleh transformasi berturut -turut yang berlaku dalam reaktor nuklear bintang: dari hidrogen ke helium, karbon dan helium karbon kepada unsur -unsur yang lebih berat. 

Ini adalah kemungkinan sebenar, kerana suhu dalam nukleus kerdil cukup rendah untuk wujud seperti nukleus pepejal.

Malah, kerdil putih yang dipercayai baru -baru ini ditemui mempunyai nukleus berlian diameter 4000 km, yang terletak di Alfa Centauri Constellation, 53 tahun cahaya dari Bumi.

Ketumpatan

Persoalan kepadatan kerdil putih menyebabkan kecemasan yang hebat di astronom pada akhir kesembilan belas dan awal dua kali. Pengiraan menunjuk kepada kepadatan yang sangat tinggi.

Kerdil putih boleh mempunyai jisim sehingga 1.4 kali berkenaan dengan matahari kita, dimampatkan dengan saiz seperti bumi. Dengan cara ini, ketumpatannya adalah sejuta kali lebih besar daripada air dan tepatnya apa yang menyokong kerdil putih. Bagaimana mungkin?

Mekanik kuantum menyatakan bahawa zarah seperti elektron hanya boleh menduduki tahap tenaga tertentu. Terdapat juga prinsip yang menghadkan susunan elektron di sekitar nukleus atom: prinsip pengecualian Pauli. 

Menurut harta benda ini, bagi dua elektron, mustahil untuk mempunyai keadaan kuantum yang sama dalam sistem yang sama. Dan di samping itu, dalam perkara biasa tidak semua tahap tenaga yang dibenarkan biasanya diduduki, hanya ada.

Ini menjelaskan mengapa ketumpatan bahan terestrial hampir tidak ada susunan beberapa gram setiap sentimeter padu.

Perkara yang merosot

Setiap tahap tenaga menduduki jumlah tertentu, sehingga rantau yang menduduki tahap tidak bertindih dengan yang lain. Dengan cara ini, dua tahap dengan tenaga yang sama dapat wujud bersama tanpa masalah, selagi mereka tidak bertindih, kerana ada kekuatan degenerasi yang menghalangnya. 

Ini mewujudkan sejenis penghalang kuantum yang membatasi penguncupan bahan dalam bintang, yang berasal dari tekanan yang mengimbangi keruntuhan graviti. Oleh itu, integriti kerdil putih dikekalkan.

Sementara itu, elektron mengisi semua kedudukan tenaga yang mungkin, dengan cepat mengisi yang paling rendah dan hanya tersedia dengan tenaga yang lebih besar. 

Dalam keadaan ini, dengan semua keadaan tenaga yang diduduki, perkara itu dalam keadaan bahawa dalam fizik dipanggil Keadaan merosot. Ia adalah keadaan ketumpatan maksimum yang mungkin, mengikut prinsip pengecualian. 

Tetapi kerana ketidakpastian dalam kedudukan elektron △ x x adalah minimum, kerana ketumpatan yang tinggi, oleh prinsip ketidakpastian Heisenberg, ketidakpastian pada saat linear jadi:

△ x △ p ≥ ћ/2

Di mana ћ adalah h/2π, yang tetap plack. Oleh itu, kelajuan elektron hampir dengan kelajuan cahaya dan meningkatkan tekanan yang mereka lakukan, kerana perlanggaran juga meningkat. 

Tekanan kuantum ini, dipanggil Tekanan Fermi, bebas dari suhu. Inilah sebabnya kerdil putih boleh mempunyai tenaga di mana -mana suhu, termasuk sifar mutlak.

Evolusi kerdil putih

Terima kasih kepada pemerhatian astronomi dan simulasi komputer, pembentukan bintang biasa seperti matahari kita dijalankan seperti berikut:

• Di tempat pertama, gas kosmik dan habuk yang banyak dalam hidrogen dan helium mereka memendekkan terima kasih kepada graviti, untuk menimbulkan protoestrella, objek bintang muda. Protoestrella adalah sfera dalam penguncupan pesat, yang suhunya secara beransur -ansur meningkat dalam jutaan tahun.
• Sebaik sahaja jisim kritikal dicapai dan dengan suhu yang semakin meningkat, reaktor nuklear di dalam bintang menyala. Apabila ini berlaku, gabungan hidrogen bermula dan bintang dimasukkan ke dalam panggilan Urutan utama.
• Selepas masa hidrogen nukleus habis dan pencucuhan hidrogen lapisan paling luar bintang bermula, serta helium dalam nukleus.
• Bintang berkembang, meningkat dengan cerah, mengurangkan suhunya dan menjadi merah. Ini adalah fasa Gergasi merah.
• Lapisan paling luar bintang itu keluar terima kasih kepada angin cemerlang dan membentuk a Nebula planet, Walaupun tidak ada planet. Nebula ini mengelilingi nukleus bintang (lebih panas), yang meletihkan rizab hidrogen mula membakar helium untuk membentuk unsur yang lebih berat.
• Nebula hilang dan terasnya adalah teras penguncupan bintang asal, yang menjadi kerdil putih. Walaupun gabungan nuklear telah berhenti walaupun mempunyai bahan, bintang itu masih mempunyai rizab haba yang luar biasa, yang memancarkan sangat perlahan dengan radiasi. Fasa ini sukar untuk masa yang lama (kira -kira 10¹⁰ tahun, umur umur alam semesta).
• Sekali sejuk, cahaya yang dipancarkan hilang sepenuhnya dan kerdil putih menjadi a Kerdil hitam.

Boleh melayani anda: Pesawat cenderungKitaran hidup bintang. Sumber: Wikimedia Commons. R.N. Bailey [CC oleh 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by/4.0)]

Evolusi matahari

Kemungkinan besar, matahari kita, kerana ciri -cirinya, melalui peringkat yang diterangkan. Pada masa ini matahari adalah bintang dewasa yang berada dalam urutan utama, tetapi semua bintang meninggalkannya pada satu ketika, lambat laun, walaupun kebanyakan hidupnya berlalu di sana.

Mereka akan mempunyai berjuta -juta tahun untuk memasuki peringkat seterusnya Red Giant. Ketika itu berlaku, bumi dan planet pedalaman yang lain akan diliputi oleh matahari yang semakin meningkat, tetapi pertama, pasti lautan telah menguap dan bumi telah menjadi padang pasir.

Tidak semua bintang melalui peringkat ini. Ia bergantung pada jisimnya. Mereka yang jauh lebih besar sehingga matahari mempunyai akhir yang jauh lebih hebat kerana mereka berakhir sebagai supernovas. Sisa dalam kes ini boleh menjadi objek astronomi yang pelik, seperti lubang hitam atau bintang neutron.

Had Chandrasekhar

Pada tahun 1930 seorang astrofizik Hindu hanya 19 tahun, yang dipanggil Subrahmanyan Chandrasekhar, menentukan kewujudan jisim kritikal di bintang -bintang. 

Bintang yang jisimnya berada di bawah nilai kritikal ini mengikuti jalan kerdil putih. Tetapi jika jisimnya berada di atas, hari -harinya berakhir dengan letupan besar. Ini adalah had Chandrasekhar dan bersamaan dengan kira -kira 1.44 kali jisim matahari kita.

Ia dikira seperti berikut:

Di sini n adalah bilangan elektron per unit jisim, ћ adalah pemalar planck yang dibahagikan dengan 2π, c adalah kelajuan cahaya dalam vakum dan g pemalar graviti sejagat.

Ini tidak bermaksud bahawa bintang yang lebih besar daripada matahari tidak dapat menjadi kerdil putih. Sepanjang penginapannya dalam urutan utama, bintang terus kehilangan jisim. Dia juga berbuat demikian di panggungnya sebagai gergasi merah planet dan nebula.

Sebaliknya, sekali berubah menjadi kerdil putih, graviti bintang yang kuat dapat menarik jisim bintang dekat yang lain dan meningkatkan sendiri. Mengatasi had Chandrasekhar, akhir kerdil mungkin - dan bintang lain - tidak begitu lambat seperti yang diterangkan di sini. 

Boleh melayani anda: optik fizikal: sejarah, istilah kerap, undang -undang, aplikasi

Kedekatan ini boleh memulakan semula reaktor nuklear yang sudah pupus dan membawa kepada letupan besar supernova (supernovas ia).

Komposisi kerdil putih

Apabila nukleus bintang telah berubah menjadi helium, atom karbon dan oksigen digabungkan.

Dan apabila rizab helio berakhir pada gilirannya, kerdil putih secara asasnya terdiri daripada karbon dan oksigen, dan dalam beberapa kes neon dan magnesium, dengan syarat nukleus mempunyai tekanan yang mencukupi untuk mensintesis unsur -unsur ini. 

Bintang Aquarii adalah kerdil berkulit putih. Sumber: NASA melalui Wikimedia Commons.

Mungkin kerdil adalah suasana nipis helium atau hidrogen, kerana sebagai keterukan bintang yang tinggi, unsur -unsur berat perlu dikumpulkan di tengah, meninggalkan yang paling ringan di permukaan. 

Di sesetengah kerdil terdapat kemungkinan menggabungkan atom neon dan mencipta nukleus besi pepejal.

Latihan

Seperti yang telah kita katakan sepanjang perenggan sebelumnya, bentuk kerdil putih selepas bintang ekor rizab hidrogennya. Kemudian dia membengkak dan mengembang dan kemudian mengeluarkan perkara dalam bentuk nebula planet, meninggalkan nukleus di dalamnya.

Nukleus ini, yang dibentuk oleh perkara yang merosot, adalah apa yang dikenali sebagai bintang kerdil putih. Sebaik sahaja reaktor gabungannya dimatikan, ia berkontrak dan menyejukkan perlahan -lahan, kalah dengan semua tenaga terma dan kilauannya.

Jenis kerdil putih

Untuk mengklasifikasikan bintang, termasuk kerdil putih, jenis spektrum digunakan, yang seterusnya bergantung pada suhu. Untuk menamakan bintang kerdil modal D digunakan, diikuti oleh mana -mana huruf ini: a, b, c, o, z, q, x x. Huruf -huruf lain: P, H, E dan V menunjukkan satu lagi siri ciri -ciri yang lebih khusus.

Setiap huruf ini menandakan ciri -ciri spektrum yang tinggi. Sebagai contoh, DA Star adalah kerdil putih yang spektrumnya mempunyai garis hidrogen. Dan dwarf dav mempunyai garis hidrogen dan, di samping itu, v menunjukkan bahawa ia adalah bintang pembolehubah atau berdenyut.

Akhirnya kepada siri huruf nombor antara 1 dan 9 ditambah untuk menunjukkan indeks suhu n:

N = 50400 /t. Bintang berkesan

Satu lagi klasifikasi kerdil putih dilakukan berdasarkan jisim mereka:

• Sekitar 0.5 m matahari
• Jisim purata: antara 0.5 dan 8 kali m matahari
• Antara 8 dan 10 kali jisim matahari.

Contoh kerdil putih

- Sirio B dalam buruj Datuk Bandar Can, teman Sirio A, bintang paling terang di langit malam. Ia adalah kerdil putih terdekat.

Sumber cahaya paling terang ialah Syria b

- Aquarii adalah kerdil putih yang memancarkan pulsa x -ray.

Kerdil putih dalam sistem aquarii

- 40 Eridani B, jauh 16 tahun cahaya. Ia dapat dilihat dengan teleskop.

Sistem Keid (40 Eridani), dilihat dari simulasi astronomi Celestia. Sumber: Henrykus, GFDL, melalui Wikimedia Commons

- HL Tau 67 adalah milik Taurus Constellation dan merupakan kerdil putih yang berubah -ubah, yang pertama kelasnya ditemui.

- DM Lyrae adalah sebahagian daripada sistem binari dan kerdil putih yang meletup seperti nova pada abad kedua puluh.

- WD B1620 adalah kerdil putih yang juga dimiliki oleh sistem binari. Bintang teman adalah bintang berdenyut. Dalam sistem ini terdapat planet yang mengorbit kedua -duanya.

PSR B1620-26, sistem bintang binari. Sumber: Ilustrasi Kredit: NASA dan G. Bacon (STSCI), Domain Awam, melalui Wikimedia Commons

- Procyon B, sahabat Procyon A, dalam konstelasi Can minor.

Procyon sistem binari, kerdil putih adalah titik kecil di sebelah kanan. Sumber: Giuseppe Donatiello melalui Flickr.

Rujukan

1. Carroll, b. Pengenalan kepada Astrofizik Moden. 2. Edisi. Pearson. 
2. Martínez, d. Evolusi bintang. Pulih dari: Buku Google.
3. Olaizola, i. Kerdil putih. Pulih dari: telesforo.Aranzadi-Zientziak.org.
4. Oster, l. 1984. Astronomi moden. Editorial kembali.
5. Wikipedia. Kerdil putih. Pulih dari: Adakah. Wikipedia.org.
6. Wikipedia. Senarai kerdil putih. Diambil dari.Wikipedia.org.