Witte dwerg
Een witte dwerg is een compacte ster. Hun materie is samengeperst. De zwaartekracht heeft de atomen dicht bij elkaar getrokken, en hun elektronen weggenomen. De massa van een witte dwerg is vergelijkbaar met de massa van de zon, maar het volume is vergelijkbaar met dat van de aarde.
Witte dwergen zijn de uiteindelijke evolutionaire staat van alle sterren waarvan de massa niet hoog genoeg is om een neutronenster te worden. Meer dan 97% van de sterren in de Melkweg zullen witte dwergsterren worden. §1 Na het einde van de waterstof-fuseerlevensduur van een hoofdreeksster zal deze zich uitbreiden tot een rodereus die helium versmelt met koolstof en zuurstof in zijn kern. Als een rode reus niet genoeg massa heeft om koolstof te versmelten, zal ongeveer 1 miljard K, inactieve koolstof en zuurstof zich in zijn centrum opbouwen. Nadat hij zijn buitenste lagen heeft afgeworpen om een planetaire nevel te vormen, zal hij de kern, die de witte dwerg is, achterlaten.
Het materiaal in een witte dwerg ondergaat geen fusiereacties meer, dus de ster heeft geen energiebron. Het wordt niet ondersteund door de hitte van de fusie tegen de zwaartekracht.
Een ster als onze zon zal een witte dwerg worden als zijn brandstof op is. Aan het eind van zijn leven zal hij door een rode reuzentrap gaan, en dan het grootste deel van zijn gas verliezen, totdat wat overblijft samentrekt en een jonge witte dwerg wordt.
Beeld van Sirius A en Sirius B genomen door de Hubble-ruimtetelescoop. Sirius B, die een witte dwerg is, kan gezien worden als een flauwe speldenprik linksonder van de veel lichtere Sirius A
Witte dwergsterren
Geschiedenis
In de 18e eeuw werden witte dwergen ontdekt. De eerste witte dwergster, genaamd 40 Eridani B, werd op 31 januari 1783 ontdekt door William Herschel. p73 Hij maakt deel uit van een driesterrensysteem genaamd 40 Eridani.
De tweede witte dwerg werd ontdekt in 1862, maar werd in eerste instantie als een rode dwerg beschouwd. Het was een kleine ster bij de ster Sirius. Deze metgezellige ster, Sirius B genaamd, had een oppervlaktetemperatuur van ongeveer 25.000 kelvin, dus men dacht dat het een hete ster was. Echter, Sirius B was ongeveer 10.000 keer zwakker dan de primaire, Sirius A. Wetenschappers hebben ontdekt dat de massa van Sirius B bijna hetzelfde is als die van de Zon. Dit betekent dat Sirius B ooit een ster was die op onze eigen Zon leek.
In 1917 ontdekte Adriaan van Maanen een witte dwerg die Van Maanen 2 heet. Het was de derde witte dwerg die ontdekt werd. Het is de witte dwerg die het dichtst bij de aarde staat, behalve Sirius B.
Straling en temperatuur
Een witte dwerg heeft een lage lichtsterkte (totale hoeveelheid licht die wordt afgegeven) maar een zeer hete kern. De kern kan 107 K zijn, terwijl het oppervlak slechts 104 K is.
Een witte dwerg is erg heet als hij wordt gevormd, maar omdat hij geen energiebron heeft, zal hij geleidelijk aan zijn energie uitstralen en afkoelen. Dit betekent dat zijn straling, die hem in het begin een blauwe of witte kleur geeft, na verloop van tijd afneemt. Over een zeer lange tijd zal een witte dwerg afkoelen tot temperaturen waarbij hij geen licht meer zal uitstralen. Tenzij de witte dwerg materie krijgt van een gezelschapsster of een andere bron, komt zijn straling van zijn opgeslagen warmte. Dit wordt niet vervangen.
Witte dwergen koelen langzaam af om twee redenen. Ze hebben een extreem klein oppervlak om deze warmte uit te stralen, zodat ze geleidelijk afkoelen en lang warm blijven. Ook zijn ze erg ondoorzichtig. De ontaarde materie die het grootste deel van een witte dwerg uitmaakt, houdt het licht en andere elektromagnetische straling tegen, zodat de straling niet veel energie meeneemt.
Uiteindelijk zullen alle witte dwergen afkoelen tot zwarte dwergen, zo genoemd omdat ze de energie missen om licht te creëren. Er bestaan nog geen zwarte dwergen omdat het langer duurt dan de huidige leeftijd van het universum om een witte dwerg af te koelen. Een zwarte dwerg is wat er van de ster overblijft nadat al zijn energie (warmte en licht) is opgebruikt.
Herontsteking
Witte dwergen kunnen opnieuw ontbranden en exploderen als supernova's als ze meer materiaal krijgen. Er is een maximale massa voor een witte dwerg om stabiel te blijven. Dit staat bekend als de Chandrasekhar-limiet.
Een dwerg kan bijvoorbeeld materiaal van een gezelschapsster binnenhalen en het over de Chandrasekhar-limiet brengen. De extra massa zou een koolstof-fusion reactie veroorzaken. Astronomen denken dat deze herontsteking de oorzaak kan zijn van Type Ia supernova's.
Vragen en antwoorden
V: Wat is een witte dwerg?
A: Een witte dwerg is een compacte ster waarvan de materie door gravitatie is samengeperst en waarvan de elektronen zijn weggenomen.
V: Hoe is de massa van een witte dwerg te vergelijken met die van de zon?
A: De massa van een witte dwerg is vergelijkbaar met die van de Zon, maar het volume is vergelijkbaar met dat van de Aarde.
V: Wat voor soort sterren worden witte dwergen?
A: Witte dwergen zijn de laatste evolutionaire staat van alle sterren waarvan de massa niet hoog genoeg is om een neutronenster te worden. Meer dan 97% van de sterren in de Melkweg worden witte dwergsterren.
V: Hoe ontstaat een rode reus?
A: Nadat de waterstof-fuserende levensduur van een hoofdreeksster is afgelopen, zal hij uitdijen tot een rode reus die in zijn kern helium tot koolstof en zuurstof fuseert. Als hij niet genoeg massa heeft om koolstof te smelten, zullen zich in zijn kern inactieve koolstof en zuurstof ophopen.
V: Wat gebeurt er na het afwerpen van de buitenste lagen om een planetaire nevel te vormen?
A: Nadat de buitenste lagen zijn afgestoten om een planetaire nevel te vormen, blijft de kern over die de witte dwerg wordt.
V: Ondergaat materiaal in een witte dwerg fusiereacties?
A: Nee, materiaal in een witte dwerg ondergaat geen fusiereacties meer, dus er is geen energiebron voor en het kan niet door warmte tegen de zwaartekracht instorten.
V: Hoe wordt onze Zon een Witte Dwerg?
A: Onze Zon wordt een Witte Dwerg wanneer de brandstof aan het eind van haar leven op is; eerst gaat zij door het stadium van de rode reus, daarna verliest zij het meeste gas totdat wat overblijft samentrekt tot een jonge Witte Dwerg.
