Swartdwerg

in Wikipedia, die vrye ensiklopedie
Jump to navigation Jump to search
Sterevolusie; ’n swartdwerg is regs onder te sien.

’n Swartdwerg is ’n hipotetiese steroorblyfsel wat gevorm word wanneer ’n witdwerg so koel geword het dat dit nie meer veel hitte of lig uitstraal nie. Aangesien die tyd wat nodig is dat ’n witdwerg dié toestand bereik langer as die ouderdom van die heelal (13,8 miljard jaar) is, bestaan daar na verwagting nog nie swartdwerge nie, en die temperatuur van die koelste witdwerge is een waarneembare perk op die ouderdom van die heelal.[1]

Die naam "swartdwerg" word ook soms gebruik vir bruindwerge in ’n hipotetiese laat stadium – bruindwerge is substellêre voorwerpe wat nie genoeg massa het om die kernreaksie-verbranding van waterstof vol te hou nie (minder as sowat 0,08 sonmassa).[2][3][4][5]

Vorming[wysig | wysig bron]

’n Witdwerg ontstaan wanneer ’n hoofreeksster met ’n lae of middelmatige massa (minder as sowat 9 tot 10 sonmassas) al sy buitenste lae verloor of al die elemente opgebruik het wat hy warm genoeg is om te verbrand.[6] Wat oorbly, is ’n digte bol ontaarde materie wat vanweë termiese straling stadig afkoel en eindelik ’n swartdwerg word.[7][8] As swartdwerge bestaan, sal hulle baie moeilik waarneembaar wees omdat hulle uitstraling per definisie baie min sal wees. Hulle sal egter waarneembaar wees danksy hulle swaartekraginvloed.[9] Verskeie witdwerge wat tot onder 3 900 K (spektraalklas M0) afgekoel het, is in 2012 deur sterrekundiges ontdek wat die MDM-sterrewag in Arizona, VSA, se 2,4 m-teleskoop gebruik het. Hulle is na raming 11 tot 12 miljard jaar oud.[10]

Aangesien die evolusie van witdwerge afhang van dinge waaroor min bekend is, soos donker materie en die moontlikheid en tempo van protonverval, is dit moeilik om te bepaal wanneer ’n witdwerg voldoende sal afkoel om ’n swartdwerg te word.[11], § IIIE, IVA. Barrow en Tipler raam dit sal 1015 jaar duur voordat ’n witdwerg afgekoel het tot 5 K[12] Indien swak wisselwerkende massiewe deeltjies (WIMP's) egter bestaan, is dit moontlik dat wisselwerkings met hierdie deeltjies sommige witdwerge sowat 1025 jaar lank baie warmer as dit sal hou.[11]:§IIIE As protone nie stabiel is nie sal witdwerge ook warm gehou word deur energie wat uit protonverval vrygestel word. Adams en Laughlin bereken dat protonverval in die geval van ’n hipotetiese protonlewensduur van 1037 jaar die effektiewe oppervlaktemperatuur van ’n ou witdwerg met die massa van die Son tot sowat 0,06 K sal verhoog. Hoewel dit koel is, is dit vermoedelik warmer as wat die kosmiese agtergrondstraling se temperatuur oor 1037 jaar sal wees.[11]:§IVB

Spekulasies bestaan dat sommige swaar swartdwerge eindelik supernovaontploffings kan ondergaan. Dit sal gebeur as (digtheidgebaseerde) piknokernfusie ’n groot deel van die ster in yster sal omskakel. Dit sal die Chandrasekhar-limiet van sommige swartdwerge verlaag tot minder as hulle werklike massa. As dié punt bereik word, sal die sterre inplof en wegholkernfusie tot gevolg hê. Die swaarstes wat sal ontplof, sal naby 1,35 sonmassa wees en sal in die omgewing van 101 100 jaar neem, terwyl dié met die kleinste massa wat sal ontplof, sowat 1,16 sonmassa sal wees en sowat 1032 000 jaar sal neem – dit sal sowat 1% van alle swartdwerge wees. Een groot voorbehoud sal wees dat protonverval die massa van die swartdwerg veel vinniger sal verklein as wat piknokernprosesse sal geskied, en dit sal ’n supernova verhoed.[13]

Toekoms van die Son[wysig | wysig bron]

Wanneer die Son oor sowat 8 miljard jaar ophou om helium in sy kern te verbrand en sy lae in ’n planetêre newel wegstoot, sal dit ’n witdwerg word. Biljoene jare later sal dit feitlik geen lig meer uitstraal nie. Daarna sal die Son nie meer so helder wees soos ’n ster wat vandag met die blote oog van die Aarde sigbaar is nie. Dit sal dus uit sig verdwyn, al is sy swaartekraginvloed nog bespeurbaar. Die geraamde tyd waarin die Son genoeg sal afkoel om ’n swartdwerg te word, is sowat 1015 (1 biljard) jaar. Dit kan egter veel langer duur as WIMP's bestaan, soos bo beskryf.

Verwysings[wysig | wysig bron]

  1. §3, Heger, A.; Fryer, C.L.; Woosley, S.E.; Langer, N.; Hartmann, D.H. (2003). "How massive single stars end their life". Astrophysical Journal. 591 (1): 288–300. arXiv:astro-ph/0212469. Bibcode:2003ApJ...591..288H. doi:10.1086/375341. S2CID 59065632.
  2. Jameson, R. F.; Sherrington, M. R.; Giles, A.R. (October 1983). "A failed search for black dwarfs as companions to nearby stars". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 205: 39–41. Bibcode:1983MNRAS.205P..39J. doi:10.1093/mnras/205.1.39P.
  3. Kumar, Shiv S. (1962). "Study of Degeneracy in Very Light Stars". Astronomical Journal. 67: 579. Bibcode:1962AJ.....67S.579K. doi:10.1086/108658.
  4. Darling, David "brown dwarf". The Encyclopedia of Astrobiology, Astronomy, and Spaceflight. David Darling. 
  5. Tarter, Jill (2014), "Brown is not a color: Introduction of the term 'Brown Dwarf'", in Joergens, Viki, 50 Years of Brown Dwarfs – From Prediction to Discovery to Forefront of Research, Astrophysics and Space Science Library, 401, Springer, pp. 19–24, doi:10.1007/978-3-319-01162-2_3, ISBN 978-3-319-01162-2, https://www.springer.com/astronomy/book/978-3-319-01161-5 
  6. § 3, Heger, A.; Fryer, C. L.; Woosley, S. E.; Langer, N.; Hartmann, D. H. (2003). "How Massive Single Stars End Their Life". Astrophysical Journal. 591 (1): 288–300. arXiv:astro-ph/0212469. Bibcode:2003ApJ...591..288H. doi:10.1086/375341.AS1-onderhoud: meer as een naam: authors list (link)
  7. Johnson, Jennifer. "Extreme Stars: White Dwarfs & Neutron Stars" (PDF). Ohio-staatsuniversiteit. Besoek op 2007-05-03.
  8. Richmond, Michael. "Late stages of evolution for low-mass stars" (in Engels). Rochester Institute of Technology. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 29 Mei 2020. Besoek op 4 Augustus 2006.
  9. Alcock, Charles; Allsman, Robyn A.; Alves, David; Axelrod, Tim S.; Becker, Andrew C.; Bennett, David; et al. (1999). "Baryonic Dark Matter: The Results from Microlensing Surveys". In the Third Stromlo Symposium: The Galactic Halo. 165: 362. Bibcode:1999ASPC..165..362A.
  10. "12 Billion-year-old white-dwarf stars only 100 light-years away". spacedaily.com. Norman, Oklahoma. 16 April 2012. Besoek op 10 Januarie 2020.
  11. 11,0 11,1 11,2 Fred C. Adams and Gregory Laughlin. "A Dying Universe: The Long Term Fate and Evolution of Astrophysical Objects". doi:10.1103/RevModPhys.69.337.
  12. Tabel 10.2, Barrow, John D.; Tipler, Frank J. (1986). The Anthropic Cosmological Principle, 1ste uitgawe 1986 (hersien 1988). Oxford University Press. ISBN 978-0-19-282147-8. LCCN 87028148
  13. Caplan, M. E. (2020). "Black dwarf supernova in the far future". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 497 (4): 4357–4362. arXiv:2008.02296. Bibcode:2020MNRAS.497.4357C. doi:10.1093/mnras/staa2262. S2CID 221005728.

Skakels[wysig | wysig bron]