Weißer Zwerg
Ein Weißer Zwerg ist ein kompakter Stern. Ihre Materie wird zusammengequetscht. Die Gravitation hat die Atome zusammengezogen und ihnen ihre Elektronen abgenommen. Die Masse eines Weißen Zwergs ähnelt der Masse der Sonne, aber sein Volumen gleicht dem der Erde.
Weiße Zwerge sind der evolutionäre Endzustand aller Sterne, deren Masse nicht hoch genug ist, um ein Neutronenstern zu werden. Über 97% der Sterne in der Milchstraße werden Weiße Zwergsterne werden. §1 Nach dem Ende der Wasserstoff-Fusions-Lebensdauer eines Hauptreihensterns wird er sich zu einem RotenRiesen ausdehnen, der in seinem Kern Helium zu Kohlenstoff und Sauerstoff verschmilzt. Wenn ein Roter Riese nicht genügend Masse hat, um Kohlenstoff, etwa 1 Milliarde K, zu verschmelzen, werden sich in seinem Zentrum inaktiver Kohlenstoff und Sauerstoff bilden. Nachdem er seine äußeren Schichten abgeworfen hat, um einen planetarischen Nebel zu bilden, wird er den Kern, den Weißen Zwerg, zurücklassen.
Das Material in einem Weißen Zwerg erfährt keine Fusionsreaktionen mehr, so dass der Stern keine Energiequelle hat. Er wird nicht durch die Fusionswärme gegen den Gravitationskollaps unterstützt.
Ein Stern wie unsere Sonne wird zu einem Weißen Zwerg, wenn ihm der Treibstoff ausgeht. Gegen Ende seines Lebens wird er ein Stadium des Roten Riesen durchlaufen und dann den größten Teil seines Gases verlieren, bis das, was übrig bleibt, sich zusammenzieht und zu einem jungen Weißen Zwerg wird.
Bild von Sirius A und Sirius B, aufgenommen mit dem Hubble-Weltraumteleskop. Sirius B, ein Weißer Zwerg, ist als schwacher Lichtpunkt links unten neben dem viel helleren Sirius A zu sehen.
Weiße Zwergsterne
Geschichte
Weiße Zwerge wurden im 18. Jahrhundert entdeckt. Der erste Weiße Zwergstern, genannt 40 Eridani B, wurde am 31. Januar 1783 von William Herschel entdeckt. p73 Er ist Teil eines Drei-Sterne-Systems mit dem Namen 40 Eridani.
Der zweite Weiße Zwerg wurde 1862 entdeckt, wurde aber zunächst für einen Roten Zwerg gehalten. Es war ein kleiner Stern in der Nähe des Sterns Sirius. Dieser Begleiterstern, Sirius B genannt, hatte eine Oberflächentemperatur von etwa 25.000 Kelvin, so dass man ihn für einen heißen Stern hielt. Allerdings war Sirius B etwa 10.000 Mal schwächer als der Primärstern Sirius A. Wissenschaftler haben entdeckt, dass die Masse von Sirius B fast der Masse der Sonne entspricht. Das bedeutet, dass Sirius B einst ein Stern war, der unserer eigenen Sonne ähnlich war.
1917 entdeckte Adriaan van Maanen einen Weißen Zwerg, der Van Maanen 2 genannt wird. Es war der dritte Weiße Zwerg, der entdeckt wurde. Mit Ausnahme von Sirius B. ist er der erdnächste Weiße Zwerg.
Strahlung und Temperatur
Ein Weißer Zwerg hat eine geringe Leuchtkraft (Gesamtmenge des abgegebenen Lichts), aber einen sehr heißen Kern. Der Kern kann 107 K betragen, während die Oberfläche nur 104 K beträgt.
Ein Weißer Zwerg ist sehr heiß, wenn er geformt wird, aber da er keine Energiequelle hat, wird er seine Energie allmählich abstrahlen und abkühlen. Das bedeutet, dass seine Strahlung, die ihm zu Beginn eine blaue oder weiße Farbe verleiht, mit der Zeit abnimmt. Über einen sehr langen Zeitraum kühlt ein Weißer Zwerg auf Temperaturen ab, bei denen er kein Licht mehr abgibt. Sofern der Weiße Zwerg keine Materie von einem Begleitstern oder einer anderen Quelle erhält, stammt seine Strahlung aus seiner gespeicherten Wärme. Diese wird nicht ersetzt.
Weiße Zwerge kühlen aus zwei Gründen langsam ab. Sie haben eine extrem kleine Oberfläche, von der sie diese Wärme abstrahlen können, so dass sie allmählich abkühlen und lange Zeit heiß bleiben. Außerdem sind sie sehr undurchsichtig. Die degenerierte Materie, die den Großteil eines Weißen Zwergs ausmacht, stoppt Licht und andere elektromagnetische Strahlung, so dass die Strahlung nicht viel Energie abtransportiert.
Am Ende werden sich alle Weißen Zwerge zu Schwarzen Zwergen abkühlen, die so genannt werden, weil ihnen die Energie fehlt, Licht zu erzeugen. Es gibt noch keine Schwarzen Zwerge, weil es länger als das gegenwärtige Alter des Universums dauert, bis sich ein Weißer Zwerg abgekühlt hat. Ein Schwarzer Zwerg ist das, was vom Stern übrig bleiben wird, wenn seine gesamte Energie (Wärme und Licht) verbraucht ist.
Wiederzündung
Weiße Zwerge können sich wieder entzünden und als Supernova explodieren, wenn sie mehr Material erhalten. Es gibt eine maximale Masse für einen Weißen Zwerg, um stabil zu bleiben. Dies ist als Chandrasekhar-Grenze bekannt.
Ein Zwerg könnte z.B. Material von einem Begleitstern einziehen und es über die Chandrasekhar-Grenze bringen. Die zusätzliche Masse würde eine Kohlenstoff-Fusionsreaktion auslösen. Astronomen glauben, dass dieses Wiederzünden die Ursache für Supernovae vom Typ Ia sein könnte.
Fragen und Antworten
F: Was ist ein Weißer Zwerg?
A: Ein Weißer Zwerg ist ein kompakter Stern, dessen Materie durch die Schwerkraft zusammengepresst wurde und dem die Elektronen entzogen wurden.
F: Wie ist die Masse eines Weißen Zwerges im Vergleich zur Sonne?
A: Die Masse eines Weißen Zwerges ist mit der der Sonne vergleichbar, aber sein Volumen ist mit dem der Erde vergleichbar.
F: Welche Arten von Sternen werden zu Weißen Zwergen?
A: Weiße Zwerge sind die letzte Entwicklungsstufe aller Sterne, deren Masse nicht hoch genug ist, um ein Neutronenstern zu werden. Über 97% der Sterne in der Milchstraße werden zu Weißen Zwergen.
F: Wie entsteht ein Roter Riese?
A: Nachdem die Lebenszeit eines Hauptreihensterns, der Wasserstoff fusioniert, zu Ende ist, dehnt er sich zu einem Roten Riesen aus, der in seinem Kern Helium zu Kohlenstoff und Sauerstoff fusioniert. Wenn er nicht genug Masse hat, um Kohlenstoff zu fusionieren, wird sich in seinem Zentrum inaktiver Kohlenstoff und Sauerstoff ansammeln.
F: Was geschieht, nachdem er seine äußeren Schichten abgestreift hat, um einen planetarischen Nebel zu bilden?
A: Nachdem er seine äußeren Schichten abgestreift hat, um einen planetarischen Nebel zu bilden, bleibt der Kern zurück, der zum Weißen Zwerg wird.
F: Findet in einem Weißen Zwerg eine Fusionsreaktion statt?
A: Nein, die Materie eines Weißen Zwergs unterliegt keinen Fusionsreaktionen mehr, so dass es keine Energiequelle für sie gibt und sie nicht durch Wärme gegen den Gravitationskollaps gestützt werden kann.
F: Wie wird unsere Sonne zu einem Weißen Zwerg?
A: Unsere Sonne wird zu einem Weißen Zwerg, wenn ihr gegen Ende ihres Lebens der Brennstoff ausgeht. Sie durchläuft zunächst das Stadium eines Roten Riesen und verliert dann das meiste Gas, bis sich der Rest zu einem jungen Weißen Zwerg zusammenzieht.
