Kurcaci putih

Kami menjelaskan apa itu kurcaci putih, karakteristiknya, komposisi, pembentukan, jenis dan memberikan beberapa contoh

Kurcaci putih dibandingkan dengan tiga planet

Apa itu kurcaci putih?

A Kurcaci putih Ini adalah bintang dalam fase terakhir dari evolusinya, yang telah menghabiskan semua hidrogen nukleusnya, serta bahan bakar reaktor dalamnya. Dalam keadaan ini, bintang itu mendingin dan berkontraksi secara mengejutkan karena keparahannya sendiri.

Ini hanya memiliki panas yang disimpan selama keberadaannya, jadi dengan cara tertentu, kurcaci putih seperti panggang yang tersisa setelah mematikan api unggun kolosal. Jutaan tahun harus berlalu sebelum napas terakhir panasnya meninggalkannya, mengubah benda dingin dan gelap.

Penemuan

Meskipun sekarang diketahui berlimpah, mereka tidak pernah mudah dideteksi, karena mereka sangat kecil.

Kurcaci putih pertama ditemukan oleh William Herschel pada 1783, sebagai bagian dari sistem bintang 40 Eridani, di rasi bintang Eridano, yang bintangnya yang paling cerdas adalah Praernar, terlihat di selatan (di belahan bumi utara) selama musim dingin. 

40 Eridani dibentuk oleh tiga bintang, salah satunya, 40 eridane to. Itu terlihat oleh mata telanjang, tetapi 40 Eridani B dan 40 Eridani C jauh lebih rendah. B adalah kurcaci putih, sedangkan C adalah kerdil merah.

Bertahun -tahun kemudian, setelah penemuan 40 sistem Eridani, Astronom Jerman. 

Bessel mengamati sinuositas kecil di lintasan Suriah, yang penjelasannya hanya bisa menjadi kedekatan bintang yang lebih kecil lainnya. Itu disebut Suriah B, sekitar 10.000 kali lebih sedikit dari kemegahan Suriah.

Ternyata Suriah B begitu atau lebih kecil dari Neptunus, tetapi dengan kepadatan yang sangat tinggi dan suhu permukaan 8000 K. Dan karena radiasi B Suriah sesuai dengan spektrum putih, itu dikenal sebagai "Kurcaci Putih".

Dan sejak saat itu, setiap bintang dengan karakteristik ini disebut demikian, meskipun kurcaci putih juga bisa merah atau kuning, karena mereka memiliki berbagai suhu, yang putih menjadi yang paling umum.

Karakteristik Kurcaci Putih

Sampai saat ini sekitar 9000 bintang yang dikatalogkan sebagai kurcaci putih. Seperti yang telah kami katakan, mereka tidak mudah ditemukan karena luminositas mereka yang lemah.

Ada beberapa kurcaci putih di lingkungan matahari, banyak dari mereka ditemukan oleh para astronom G. Kuyper dan W. Luyten di awal abad ke -20. Oleh karena itu, karakteristik utamanya telah dipelajari dengan relatif mudah, menurut teknologi yang tersedia. Yang paling menonjol adalah: 

• Ukuran kecil, sebanding dengan planet.
• Kepadatan tinggi.
• Luminositas rendah.
• Suhu dalam kisaran 100000 dan 4000 K.
• Mereka memiliki medan magnet.
• Mereka memiliki atmosfer hidrogen dan helium.
• Medan gravitasi yang intens.
• Sedikit kehilangan energi oleh radiasi, itulah sebabnya mereka dingin sangat lambat.

Radio kecil

Berkat suhu dan luminositas diketahui bahwa radio mereka sangat kecil. Kurcaci putih yang suhu permukaannya mirip dengan matahari, nyaris tidak memancarkan seperseribu luminositas ini. Oleh karena itu, permukaan kerdil harus sangat kecil.

Suriah B dan planet Venus memiliki diameter kira -kira sama. Tagized [cc by-sa 4.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/4.0)]

warna putih

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

Struktur

Adapun strukturnya, berspekulasi bahwa mereka memiliki inti padat yang bersifat kristal, dikelilingi oleh materi dalam keadaan gas. 

Itu dapat melayani Anda: Hukum Ketiga Termodinamika: Rumus, Persamaan, Contoh

Ini dimungkinkan karena transformasi berturut -turut yang terjadi dalam reaktor nuklir bintang: dari hidrogen ke helium, karbon dan karbon helium ke elemen yang lebih berat. 

Ini adalah kemungkinan nyata, karena suhu dalam nukleus kerdil cukup rendah untuk ada nukleus padat.

Faktanya, kurcaci putih yang diyakini baru -baru ini ditemukan memiliki inti berlian berdiameter 4000 km, yang terletak di rasi bintang Alfa Centauri, 53 tahun cahaya dari Bumi.

Kepadatan

Pertanyaan tentang kepadatan kurcaci putih menyebabkan kekecewaan besar pada para astronom pada akhir kesembilan belas dan awal dua puluh tahun. Perhitungan menunjuk kepadatan yang sangat tinggi.

Kurcaci putih dapat memiliki massa hingga 1,4 kali sehubungan dengan matahari kita, dikompresi ke ukuran seperti bumi. Dengan cara ini, kepadatannya jutaan kali lebih besar dari air dan justru yang mendukung kurcaci putih. Bagaimana itu mungkin?

Mekanika kuantum menyatakan bahwa partikel seperti elektron hanya dapat menempati tingkat energi tertentu. Ada juga prinsip yang membatasi pengaturan elektron di sekitar inti atom: prinsip pengecualian Pauli. 

Menurut sifat materi ini, untuk dua elektron tidak mungkin memiliki keadaan kuantum yang sama dalam sistem yang sama. Dan di samping itu, dalam materi biasa tidak semua tingkat energi yang diizinkan biasanya ditempati, hanya beberapa.

Ini menjelaskan mengapa kepadatan zat terestrial hampir tidak memiliki urutan beberapa gram per sentimeter kubik.

Materi yang merosot

Setiap tingkat energi menempati volume tertentu, sehingga wilayah yang menempati tingkat tidak tumpang tindih dengan yang lain. Dengan cara ini, dua level dengan energi yang sama dapat hidup berdampingan tanpa masalah, selama mereka tidak tumpang tindih, karena ada kekuatan degenerasi yang mencegahnya. 

Ini menciptakan semacam penghalang kuantum yang membatasi kontraksi materi pada bintang, yang berasal dari tekanan yang mengimbangi keruntuhan gravitasi. Dengan demikian integritas kurcaci putih dipertahankan.

Sementara itu, elektron mengisi semua posisi energi yang mungkin, dengan cepat mengisi yang terendah dan hanya tersedia dari energi yang lebih besar. 

Dalam keadaan ini, dengan semua negara energi yang diduduki, masalah ini dalam keadaan bahwa dalam fisika disebut Keadaan merosot. Ini adalah keadaan kepadatan maksimum yang mungkin, sesuai dengan prinsip pengecualian. 

Tetapi karena ketidakpastian dalam posisi elektron △ x x sangat minim, karena kepadatan yang tinggi, oleh prinsip ketidakpastian Heisenberg, ketidakpastian pada saat linier jadi:

△ x △ p ≥ ћ/2

Di mana ћ h/2π, menjadi h The plack konstan. Dengan demikian, kecepatan elektron dekat dengan kecepatan cahaya dan meningkatkan tekanan yang mereka berikan, karena tabrakan juga meningkat. 

Tekanan kuantum ini, dipanggil Tekanan fermi, tidak tergantung pada suhu. Inilah sebabnya mengapa kurcaci putih dapat memiliki energi pada suhu apa pun, termasuk nol absolut.

Evolusi Kurcaci Putih

Berkat pengamatan astronomi dan simulasi komputer, pembentukan bintang khas seperti matahari kita dilakukan sebagai berikut:

• Pertama -tama, gas kosmik dan debu berlimpah dalam hidrogen dan helium mereka mengembun berkat gravitasi, untuk menimbulkan protoestrella, objek bintang muda. Protoestrella adalah bola dalam kontraksi cepat, yang suhunya secara bertahap meningkat selama jutaan tahun.
• Setelah massa kritis tercapai dan dengan meningkatnya suhu, reaktor nuklir di dalam bintang menyala. Ketika ini terjadi, fusi hidrogen dimulai dan bintang dimasukkan ke dalam panggilan Urutan utama.
• Setelah waktu hidrogen nukleus habis dan pengapian hidrogen lapisan luar bintang dimulai, serta helium dalam nukleus.
• Bintang mengembang, meningkat dengan cerah, mengurangi suhunya dan menjadi merah. Ini adalah fase Raksasa merah.
• Lapisan bintang terluar keluar berkat angin bintang dan bentuk a Nebula planet, Meskipun tidak ada planet. Nebula ini mengelilingi nukleus bintang (jauh lebih panas), yang menghabiskan cadangan hidrogen mulai membakar helium untuk membentuk elemen yang lebih berat.
• Nebula menghilang dan inti adalah inti kontraksi dari bintang asli, yang menjadi kurcaci putih. Meskipun fusi nuklir telah berhenti meskipun memiliki bahan, bintang masih memiliki cadangan panas yang luar biasa, yang memancarkan sangat lambat dengan radiasi. Fase ini sulit untuk waktu yang lama (sekitar 10¹⁰ bertahun -tahun, perkiraan usia alam semesta).
• Setelah dingin, cahaya yang dipancarkan menghilang sepenuhnya dan kurcaci putih menjadi a Kurcaci Hitam.

Dapat melayani Anda: pesawat miringSiklus hidup bintang -bintang. Sumber: Wikimedia Commons. R.N. Bailey [CC oleh 4.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/oleh/4.0)]

Evolusi matahari

Kemungkinan besar, matahari kita, karena karakteristiknya, melalui tahapan yang dijelaskan. Saat ini matahari adalah bintang dewasa yang ada dalam urutan utama, tetapi semua bintang meninggalkannya di beberapa titik, cepat atau lambat, meskipun sebagian besar hidupnya berlalu di sana.

Mereka akan memiliki jutaan tahun untuk memasuki tahap raksasa merah berikutnya. Ketika itu terjadi, Bumi dan planet interior lainnya akan diliputi oleh matahari yang tumbuh, tetapi pertama -tama, yakin bahwa lautan telah menguap dan bumi telah menjadi gurun gurun.

Tidak semua bintang melewati panggung -tahap ini. Itu tergantung pada massanya. Mereka yang jauh lebih masif bahwa matahari memiliki akhir yang jauh lebih spektakuler karena berakhir sebagai supernova. Sisa dalam kasus ini bisa menjadi objek astronomi yang aneh, seperti lubang hitam atau bintang neutron.

Batas Chandrasekhar

Pada tahun 1930, seorang astrofisika Hindu yang hanya berusia 19 tahun, yang disebut Subrahmanyan Chandrasekhar, menentukan keberadaan massa kritis pada bintang -bintang. 

Bintang yang massanya di bawah nilai kritis ini mengikuti jalur kurcaci putih. Tetapi jika massanya di atas, hari -harinya berakhir dengan ledakan kolosal. Ini adalah batas Chandrasekhar dan setara dengan sekitar 1.44 kali massa matahari kita.

Itu dihitung sebagai berikut:

Di sini n adalah jumlah elektron per unit massa, ћ adalah konstanta Planck dibagi dengan 2π, c adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa dan g konstan gravitasi universal.

Ini tidak berarti bahwa bintang yang lebih besar daripada matahari tidak bisa menjadi kurcaci putih. Sepanjang dia tinggal di urutan utama, bintang terus kehilangan massa. Dia juga melakukannya di panggungnya sebagai raksasa merah planet dan nebula.

Di sisi lain, setelah berubah menjadi kurcaci putih, gravitasi yang kuat dari bintang dapat menarik massa bintang dekat lainnya dan meningkatkannya sendiri. Mengatasi batas Chandrasekhar, ujung kurcaci mungkin - dan bintang lainnya - tidak selambat yang dijelaskan di sini. 

Dapat melayani Anda: Optik Fisik: Sejarah, Ketentuan Sering, Hukum, Aplikasi

Kedekatan ini dapat memulai kembali reaktor nuklir yang punah dan menyebabkan ledakan supernova yang luar biasa (Supernovas IA).

Komposisi Kurcaci Putih

Ketika inti bintang telah berubah menjadi helium, karbon dan atom oksigen digabungkan.

Dan ketika cadangan helio pada gilirannya, katai putih pada dasarnya terdiri dari karbon dan oksigen, dan dalam beberapa kasus neon dan magnesium, asalkan nukleus memiliki tekanan yang cukup untuk mensintesis elemen -elemen ini. 

Bintang A Aquarii adalah Kurcaci Dinest Putih. Sumber: NASA melalui Wikimedia Commons.

Mungkin kurcaci adalah atmosfer tipis helium atau hidrogen, karena sebagai keparahan bintang yang superfisial tinggi, unsur -unsur berat harus menumpuk di tengah, meninggalkan yang paling ringan di permukaan. 

Di beberapa kurcaci bahkan ada kemungkinan menggabungkan atom neon dan menciptakan inti besi padat.

Pelatihan

Seperti yang telah kami katakan di seluruh paragraf sebelumnya, kerdil putih terbentuk setelah bintang menghabiskan cadangan hidrogennya. Kemudian dia membengkak dan mengembang dan kemudian mengeluarkan materi dalam bentuk nebula planet, meninggalkan inti di dalam.

Nukleus ini, yang dibentuk oleh materi yang merosot, adalah apa yang dikenal sebagai bintang putih kerdil putih. Setelah reaktor fusi itu mati, ia berkontraksi dan mendingin secara perlahan, kalah dengan semua energi termal dan luminositasnya.

Jenis kurcaci putih

Untuk mengklasifikasikan bintang -bintang, termasuk kurcaci putih, jenis spektral digunakan, yang pada gilirannya tergantung pada suhu. Untuk memberi nama bintang kerdil, modal D digunakan, diikuti oleh salah satu dari huruf -huruf ini: A, B, C, O, Z, Q, X X. Surat -surat lain ini: P, H, E dan V menunjukkan serangkaian karakteristik yang jauh lebih khusus.

Masing -masing huruf ini menunjukkan karakteristik spektrum spektrum tinggi. Misalnya, bintang DA adalah kurcaci putih yang spektrumnya memiliki garis hidrogen. Dan dwarf dav memiliki garis hidrogen dan, di samping itu, v menunjukkan bahwa itu adalah bintang variabel atau berdenyut.

Akhirnya untuk serangkaian huruf angka antara 1 dan 9 ditambahkan untuk menunjukkan indeks suhu n:

N = 50400 /t. Bintang efektif

Klasifikasi lain dari kurcaci putih dilakukan berdasarkan massa mereka:

• Sekitar 0.5 m matahari
• Massa rata -rata: antara 0.5 dan 8 kali matahari
• Antara 8 dan 10 kali massa matahari.

Contoh Kurcaci Putih

- Sirio B di Konstelasi Walikota Can, Sahabat Sirio A, Bintang Tercerah di Surga Malam. Itu adalah kurcaci putih terdekat dari semuanya.

Sumber cahaya paling terang adalah Suriah b

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

Kurcaci putih dalam sistem a aquarii

- 40 Eridani B, 16 tahun cahaya jauh. Itu dapat diamati dengan teleskop.

Sistem Keid (40 Eridani), terlihat dari simulasi astronomi celestia. Sumber: Henrykus, GFDL, via Wikimedia Commons

- Hl tau 67 milik rasi bintang taurus dan merupakan kerdil putih variabel, yang pertama dari kelasnya yang akan ditemukan.

- DM Lyrae adalah bagian dari sistem biner dan merupakan kurcaci putih yang meledak seperti Nova di abad kedua puluh.

- WD B1620 adalah kurcaci putih yang juga termasuk dalam sistem biner. Bintang pendamping adalah bintang yang berdenyut. Dalam sistem ini ada planet yang mengorbit keduanya.

PSR B1620-26, sistem bintang biner. Sumber: Kredit Ilustrasi: NASA dan G. Bacon (STSCI), domain publik, melalui Wikimedia Commons

- Procyon B, pendamping Procyon A, di rasi bintang Can Minor.

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

Referensi

1. Carroll, b. Pengantar Astrofisika Modern. 2nd. Edisi. Pearson. 
2. Martínez, d. Evolusi Bintang. Dipulihkan dari: Google Books.
3. Olaizola, i. Kurcaci putih. Pulih dari: telesforo.ARANZADI-ZIENTZIAK.org.
4. Oster, l. 1984. Astronomi Modern. Editorial dikembalikan.
5. Wikipedia. Kurcaci putih. Pulih dari: is. Wikipedia.org.
6. Wikipedia. Daftar Kurcaci Putih. Diterima dari.Wikipedia.org.