Białe karły są uważane za reprezentujące ostateczny stan ewolucyjny gwiazd, które nie są wystarczająco masywne, aby zakończyć swoje życie w super lub hiper nowiu. Znane również jako „zdegenerowane gwiazdy”, białe karły składają się z materii zdegenerowanej elektronowo, która nie wytwarza już energii syntezy jądrowej. Zamiast tego, białe karły wypromieniowują zmagazynowaną energię cieplną w postaci słabej jasności, ale tak powoli, że Wszechświat nie istnieje wystarczająco długo, aby jakiekolwiek gwiazdy typu białego karła wyemitowały całe swoje ciepło. Poniżej znajduje się 10 innych interesujących faktów na temat białych gwiazd karłowatych, których mogłeś nie znać.

Białe gwiazdy karłowate są stosunkowo rzadkie

W 100 najbliższych nam układach gwiezdnych jest tylko osiem znanych białych gwiazd karłowatych, przy czym najbliższą nam znaną białą gwiazdą karłowatą jest Syriusz B, gwiazda towarzysząca Syriuszowi A w układzie podwójnym Syriusza, który znajduje się w odległości 8.6 lat świetlnych stąd w gwiazdozbiorze Canis Major.

Około 97% wszystkich gwiazd Drogi Mlecznej stanie się białymi karłami

Pomimo że znaleziono tylko około dziesięciu tysięcy białych karłów, ponad 97% gwiazd w Drodze Mlecznej, w tym Słońce, nie jest wystarczająco masywnych, aby stać się czymś innym niż białymi karłami, gdy zakończą swoje życie. W skrajnym przypadku oznacza to, że gdy wszystkie gwiazdy w Drodze Mlecznej przekształcą się w białe karły i ochłodzą się wystarczająco, by stać się czarnymi karłami, Droga Mleczna stanie się niewidoczna, z wyjątkiem kilku gwiazd neutronowych, które mogą przetrwać zarówno białe karły, jak i rozproszenie galaktyki.

Prawie wszystkie białe karły mają taką samą masę

Pomimo, że gwiazdy typu białego karła mieszczą się w szerokim zakresie mas, od zaledwie 0,17 do nawet 1,3 masy Słońca, większość białych karłów waży od 50% do 70% masy Słońca, ze średnią około 60%. W praktyce oznacza to, że podczas gdy białe karły są zazwyczaj wielkości Ziemi, są one ogólnie rzecz biorąc tak masywne jak Słońce, co oznacza, że gęstość białych karłów może być nawet milion razy większa niż gęstość Słońca. To z kolei oznacza, że 1 cm sześcienny białego karła może ważyć tyle, co jedna tona metryczna, przy czym gęstsze są tylko czarne dziury, gwiazdy neutronowe i ewentualnie gwiazdy kwarkowe.

Gwiazdy typu biały karzeł nie mogą przekraczać 1.4 mas Słońca

Z uwagi na naturę ciśnienia degeneracji, które jest tym, co wspiera białego karła przed grawitacyjnym zapadnięciem się w gwiazdę neutronową, biały karzeł nigdy nie może przekroczyć 1,4 masy Słońca, granicy znanej jako „Granica Chandrasekhara”, od nazwiska indyjskiego astronoma, który po raz pierwszy obliczył tę granicę w 1930 roku. Jednakże, liczba ta zakłada, że gwiazda nie obraca się, ale jeśli tak się dzieje, granica ta nieznacznie wzrasta. Niemniej jednak, w przypadkach, gdy biały karzeł obraca się w sposób niejednostajny, a lepkość gwiazdy nie jest brana pod uwagę, nie istnieje górna granica masy, przy której (hipotetyczny) biały karzeł może znajdować się w równowadze hydrostatycznej.

Gwiazdy typu biały karzeł stygną wolniej z wiekiem

Badania wykazały, że ponieważ gwiazdy typu biały karzeł nie wytwarzają energii, która mogłaby zastąpić ciepło tracone przez promieniowanie, tempo stygnięcia tych gwiazd spada z wiekiem. Następujący przykład ilustruje to zagadnienie: biały karzeł o masie 0,59 masy Słońca, posiadający atmosferę helową i temperaturę powierzchni 8000K, potrzebuje około 1,5 miliarda lat, aby ochłodzić się do temperatury 714K. Ochłodzenie o kolejne 500K zajmie około 0,3 miliarda lat, podczas gdy ochłodzenie do 6000K, a następnie kolejne 500K zajmie odpowiednio 0,4 miliarda i 1,1 miliarda lat.

Gwiazdy typu biały karzeł mają atmosfery

Badania spektroskopowe ujawniły, że duża część jasności gwiazdy typu biały karzeł pochodzi z jej atmosfery, która może składać się z wodoru lub helu. Podczas gdy oba pierwiastki są zwykle obecne w atmosferze białego karła, jeden z nich zawsze przeważa co najmniej 1000 razy w stosunku do wszystkich innych pierwiastków w atmosferze gwiazdy. Większość badaczy zgadza się, że jest to wynik procesu, w którym grawitacja rozdziela pierwiastki w atmosferze, przy czym najbardziej masywne cząsteczki gromadzą się przy powierzchni gwiazdy lub w jej pobliżu, a lżejsze pierwiastki układają się na tej warstwie w kolejności odpowiadającej ich masie. W przypadku atmosfer bogatych w wodór, całkowita masa składnika wodorowego może być tak masywna jak 1/10 000 część całkowitej masy gwiazdy.

Niektóre gwiazdy typu białego karła są bogate w metale

Fakt, że widma niektórych gwiazd typu białego karła wykazują silne linie metali był zaskoczeniem dla astronomów, ponieważ te ciężkie pierwiastki powinny były grawitować w kierunku jądra gwiazdy wkrótce po jej uformowaniu. Chociaż nie ma pewności co do pochodzenia metali w niektórych widmach, uważa się, że przynajmniej w przypadku białego karła oznaczonego jako Ton 345, obfitość metali w jego widmie pochodzi od pozostałości planety, która została zniszczona przez gwiazdę macierzystą w fazie asymptotycznej gałęzi olbrzymiej.

Gwiazdy typu biały karzeł przeżyją swoje galaktyki goszczące

Chociaż gwiazdy typu biały karzeł są uważane za stabilne po uformowaniu, w końcu ochłodzą się i staną się zimnymi czarnymi karłami. Jednak ze względu na nieprzezroczystość, czyli odporność ich zewnętrznych warstw na promieniowanie, szacuje się, że białe karły potrzebują około 1034-1035 lat, aby osiągnąć ten stan. Ten niezwykle długi czas życia opiera się na znanym czasie życia protonów, który jest o wiele dłuższy niż czas potrzebny galaktykom do rozproszenia się lub „wyparowania”, który to proces powinien zakończyć się w ciągu zaledwie 1019 do 1020 lat.

Niektóre gwiazdy typu biały karzeł goszczą planety

Podczas gdy trwają dyskusje na temat tego, w jaki sposób planety mogą powstawać wokół białych karłów, wiele białych karłów jest jednak orbitowanych albo przez planety, jak w przypadku dwóch planet okołobiegunowych wokół ciekawego układu podwójnego biały karzeł/czerwony karzeł oznaczonego jako NN Serpentis, albo przez gęste dyski pyłowe/odpadowe. Większość badaczy przychyla się do teorii, że planety krążące wokół białych karłów są pozostałościami po planetach, które zostały zniszczone podczas tworzenia się białego karła, tak jak to się dzieje, gdy nasze Słońce puchnie podczas fazy czerwonego olbrzyma. W naszym przypadku Ziemia może skończyć jako rozpadające się skaliste ciało orbitujące wokół Słońca w fazie białego karła.

Gwiazdy białych karłów mogą wybuchać kilka razy, a mimo to przetrwać

Podczas gdy niektóre procesy mogą zniszczyć gwiazdę białego karła w eksplozji supernowej, wiele gwiazd białych karłów przetrwało wielokrotne, ale mniej kataklizmiczne termojądrowe eksplozje materii bogatej w wodór nagromadzonej na ich powierzchni. Zakładając, że jądro gwiazdy pozostaje nienaruszone, biały karzeł może przetrwać tyle eksplozji na swojej powierzchni, ile potrzeba do wyczerpania źródła opadającej materii.