Was sind Weiße Zwerge?

Eine bunte, ringförmige Wolke im Weltraum, außen rot-orange, in der Mitte blau verblasst.

Größer anzeigen. | Der Ringnebel (M57) im Sternbild Lyra zeigt die Endstadien eines Sterns wie unserer Sonne. Der weiße Punkt in der Mitte dieses Nebels ist ein weißer Zwerg; es beleuchtet die zurückweichende Gaswolke, aus der einst der Stern bestand. Die Farben kennzeichnen verschiedene Elemente wie Wasserstoff, Helium und Sauerstoff. Bild über das Hubble Heritage Team (AURA/ STScI/NASA).


Weiße Zwerge sind die heißen, dichten Überreste längst verstorbener Sterne. Sie sind die stellaren Kerne, die zurückbleiben, nachdem ein Stern seinen Brennstoffvorrat erschöpft und seinen Großteil an Gas und Staub in den Weltraum geblasen hat. Diese exotischen Objekte markieren die letzte Evolutionsstufe der meisten Sterne im Universum – einschließlich unserer Sonne – und erhellen den Weg zu einem tieferen Verständnis der kosmischen Geschichte.

Ein einzelner Weißer Zwerg enthält ungefähr die Masse unserer Sonne in einem Volumen, das nicht größer ist als unser Planet. Aufgrund ihrer geringen Größe sind Weiße Zwerge schwer zu finden. Mit bloßem Auge sind keine Weißen Zwerge zu erkennen.


Das Licht, das sie erzeugen, stammt aus der langsamen, stetigen Freisetzung ungeheurer Energiemengen, die nach Milliarden von Jahren als Kernkraftwerk eines Sterns gespeichert wurden.

Weiße Zwerge werden geboren, wenn ein Stern erlischt. Ein Stern verbringt die meiste Zeit seines Lebens in einem prekären Gleichgewicht zwischen Schwerkraft und Gasdruck nach außen. Das Gewicht eines PaaresOktillionTonnen Gas, das auf den Sternkern drückt, treibt Dichten und Temperaturen hoch genug, um die Kernfusion zu zünden: die Verschmelzung von Wasserstoffkernen zu Helium. Die stetige Freisetzung thermonuklearer Energie verhindert, dass der Stern auf sich selbst zusammenbricht.

Sobald dem Stern der Wasserstoff in seinem Zentrum ausgeht, geht der Stern dazu über, Helium in Kohlenstoff und Sauerstoff zu verschmelzen. Die Wasserstofffusion bewegt sich zu einer Hülle, die den Kern umgibt. Der Stern bläst sich auf und wird aroter Riese. Für die meisten Sterne – unsere Sonne eingeschlossen – ist dies der Anfang vom Ende. Wenn sich der Stern ausdehnt und die Sternwinde immer heftiger wehen, entkommen die äußeren Schichten des Sterns der unerbittlichen Anziehungskraft der Schwerkraft.

Wenn der Rote Riesenstern verdampft, hinterlässt er seinen Kern. Der exponierte Kern ist ein neugeborener Weißer Zwerg.




Riesiger brillanter blau-weißer Stern mit Lens Flare-Strahlen und einem kleinen weißen Punkt daneben.

Hubble-Weltraumteleskop-Aufnahme des hellsten Sterns des Himmels, Sirius (Mitte) und seines schwachen weißen Zwergs, Sirius B (unten links). Bild über NASA/ ESA/ H. Bond (STScI)/ M. Barstow (Universität Leicester).

Der Weiße Zwerg besteht aus einem exotischen Eintopf aus Helium-, Kohlenstoff- und Sauerstoffkernen, die in einem Meer hochenergetischer Elektronen schwimmen. Der kombinierte Druck der Elektronen hält den Weißen Zwerg hoch und verhindert einen weiteren Kollaps in Richtung einer noch seltsameren Entität wie einem Neutronenstern oder einem Schwarzen Loch.

Der weiße Zwerg ist unglaublich heiß und taucht den umgebenden Raum in einen Schein von ultraviolettem Licht und Röntgenstrahlen. Ein Teil dieser Strahlung wird von den Gasausströmen abgefangen, die die Grenzen des nun toten Sterns verlassen haben. Das Gas reagiert, indem es mit einem Regenbogen von Farben fluoresziert, der als a . bezeichnet wirdPlanetennebel. Diese Nebel – wie dieRingnebelim SternbildLyra die Harfe– geben Sie uns einen Blick in die Zukunft unserer Sonne.

Der Weiße Zwerg hat nun eine lange, ruhige Zukunft vor sich. Wenn die eingeschlossene Wärme nach außen sickert, kühlt es langsam ab und verdunkelt sich. Schließlich wird es zu einem trägen Klumpen aus Kohlenstoff und Sauerstoff, der unsichtbar im Weltraum schwebt: ein schwarzer Zwerg. Aber das Universum ist noch nicht alt genug, als dass sich Schwarze Zwerge gebildet hätten. Die ersten Weißen Zwerge, die in den frühesten Sternengenerationen geboren wurden, kühlen noch 14 Milliarden Jahre später ab. Die kühlsten Weißen Zwerge, die wir kennen, mit einer Temperatur von etwa 4.000 Grad Celsius können auch zu den ältesten Relikten im Kosmos gehören.


Aber nicht alle Weißen Zwerge gehen ruhig in die Nacht. Weiße Zwerge, die andere Sterne umkreisen, führen zu hochexplosiven Phänomenen. Der Weiße Zwerg beginnt damit, dass er seinem Gefährten Gas absaugt. Wasserstoff wird über eine Gasbrücke übertragen und auf die Oberfläche des Weißen Zwergs verschüttet. Während sich der Wasserstoff ansammelt, erreichen seine Temperatur und Dichte einen Flammpunkt, an dem die gesamte Hülle des neu gewonnenen Brennstoffs heftig verschmilzt und eine enorme Energiemenge freisetzt. Dieser Blitz, Nova genannt, lässt den Weißen Zwerg kurzzeitig mit der Brillanz von 50.000 Sonnen aufleuchten und dann langsam wieder in Vergessenheit geraten.

Zwei Sterne, deren Material von einer Tropfenform abgesaugt wurde, um sich spiralförmig um den anderen zu drehen.

Künstlerische Darstellung eines Weißen Zwergs, der Gas von einem binären Begleiter in eine Materialscheibe absaugt. Das gestohlene Gas wirbelt durch die Scheibe und prallt schließlich auf die Oberfläche des Weißen Zwergs. Bild über STScI.

Wenn sich das Gas jedoch schnell genug ansammelt, kann es den gesamten Weißen Zwerg über einen kritischen Punkt hinausschieben. Anstelle einer dünnen Fusionshülle kann der ganze Stern plötzlich wieder zum Leben erweckt werden. Ungeregelt bringt die heftige Energiefreisetzung den Weißen Zwerg zur Detonation. Der gesamte Sternenkern wird bei einem der energiereichsten Ereignisse im Universum ausgelöscht: aSupernova vom Typ 1a. In einer Sekunde setzt der Weiße Zwerg so viel Energie frei wie die Sonne in ihren gesamten 10 Milliarden Jahren Lebenszeit. Für Wochen oder Monate kann es sogar eine ganze Galaxie in den Schatten stellen.

Sehr bunte Gaskugel im Weltraum gegen dichtes Sternfeld.

SN 1572 ist der Überrest einer Supernova vom Typ 1a, 9.000Lichtjahrevon der Erde, dieser Tycho BrahebeobachtetVor 430 Jahren. Dieses zusammengesetzte Röntgen- und Infrarotbild zeigt die Überreste dieser Explosion: eine expandierende Gashülle, die sich mit etwa 9.000 km/s (über 20 Millionen Meilen/Stunde) bewegt! Bild via NASA/ MPIA/ Calar Alto Observatory/ Oliver Krause et al.


Diese Brillanz macht Supernovae vom Typ 1a aus dem ganzen Universum sichtbar. Astronomen verwenden sie als „Standardkerzen“, um Entfernungen bis in die entlegensten Winkel des Kosmos zu messen. Beobachtungen detonierender Weißer Zwerge in fernen Galaxien führten zu einer Entdeckung, die die2011 Nobelpreis für Physik: Die Expansion des Universums beschleunigt sich. Tote Sterne haben unseren grundlegendsten Annahmen über die Natur von Zeit und Raum Leben eingehaucht.

Weiße Zwerge – die Kerne, die zurückbleiben, nachdem ein Stern seinen Brennstoffvorrat erschöpft hat – sind in jeder Galaxie verstreut. Wie ein Sternenfriedhof sind sie die Grabsteine ​​fast aller Sterne, die gelebt und gestorben sind. Diese alten Sterne, die einst die Orte der Sternöfen waren, an denen neue Atome geschmiedet wurden, wurden zu einem Astronomenwerkzeug umfunktioniert, das unser Verständnis der Entwicklung des Universums auf den Kopf gestellt hat.

Fazit: Weiße Zwerge sind die Überreste toter Sterne. Sie sind die dichten Sternkerne, die zurückbleiben, nachdem ein Stern seinen Brennstoffvorrat erschöpft und seine Gase in den Weltraum geblasen hat.