Zapluty biały karzeł gwiezdnej reakcji

Urodzony sabotażysta. Niszczyciel doskonały. Jest w stanie doprowadzić do kompletnej destrukcji każdy układ, w którym by się znalazł. Jest wprost genialny w kreowaniu ruiny od środka. Mały, ale bardzo niebezpieczny. O kim mowa? O białym karle.
Cóż to za monstrum? Biały karzeł to coś w rodzaju gwiezdnego nagrobka. Jest to obiekt, w którym ustały reakcje termojądrowe, ponieważ jego masa jest zbyt mała, żeby mogło dojść do syntezy kolejnych, cięższych pierwiastków. Małe gwiazdy o masie 0,08-0,4 mas Słońca po spaleniu wodoru nie mają siły do zapłonu helu, przez co powstają z nich białe karły helowe (hel jest, powstał wszak wskutek syntezy wodoru, ale nie ma wystarczająco wysokiej temperatury do reakcji termojądrowych z jego udziałem). Gwiazdy nieco większe o masie 0,4-1,4 masy Słońca spalają hel, ale nie spełniają kryteriów do zapłonu węgla i tlenu. Przechodzą w stadium czerwonego olbrzyma, odrzucają zewnętrzne warstwy w postaci mgławicy planetarnej, pozostawiając gorące jądro. W jądrze tym dochodzi do tzw. błysku helowego.
Ponieważ masa tych małych i średnich gwiazd nie jest równoważona energię wypromieniowywaną w trakcie reakcji termojądrowych (białe karły oddają jedynie energię nagromadzoną), obiekt zapada się do kuli rozmiarów... Ziemi. Jak na gwiazdę to pioruńsko mało. Dalsze zapadanie się nie jest możliwe na skutek przeciwstawienia się ciśnienia materii, głównie elektronów, których nie da się - dla obiektu o tej masie - upakować bliżej. Maksymalna masa stabilnego białego karła została określona jako 1,4 masy Słońca.
Co, jeśli gwiazda jest cięższa? Tu właśnie dochodzi do głosu niszczycielska natura białego karła. Obiekty te często tworzą układy podwójne i mają brzydki zwyczaj podbierać materię swojemu większemu kompanowi. Wokół białego karła tworzy się wtedy dysk akrecyjny. W pewnym momencie masa podkradzionej materii przekracza punkt krytyczny i biały karzeł wybucha jako supernowa typu Ia, fundując przy okazji drugiemu składnikowi układu prawdziwą apokalipsę. Zupełnie gratis. Drugi składnik może przetrwać, ale nie musi.
Pasożytnicze zapędy białego karła są czasami tak duże, że ze zwykłej gwiazdy, która takiemu pożeraczowi towarzyszy, są w stanie zrobić... No, właśnie, co? Nie wiadomo co. Gwiazdę już nie, planetę jeszcze nie, a klasyczny brązowy karzeł też to nie jest. Niezmiernie ciekawy układ podwójny odkryto w gwiazdozbiorze Erydan. Większy składnik był kiedyś gwiazdą o masie zbliżonej do Słońca. Przez miliony lat jego sąsiad biały karzeł wysysał z niego materię, tak jak pająk swoją ofiarę (powolutku i od środka). Skutek jest taki, że w gwieździe ustały reakcje termojądrowe, a jej masa skurczyła się do 50 mas Jowisza. Rozmiarami przypomina teraz naszą największą planetę.


Artystyczna wizja białego karła, który z towarzyszącej mu gwiazdy zrobił coś na kształt planety jowiszowej. Źródło

Słowem, biały karzeł żre na potęgę, niezależnie od tego, od kogo podbiera.
Co dalej? No cóż, nagromadzonej energii nie da się wypromieniowywać w nieskończoność. Kiedyś źródełko się wyczerpie. Biały karzeł zyskuje wtedy barwę żółtą, potem pomarańczową, czerwoną, potem emituje promieniowanie już tylko w podczerwieni i koniec końców umiera jako czarny karzeł, czyli wygasła gwiazda. Czarnych karłów nie znamy i jeszcze długo nie będziemy ich znać. Nie chodzi tutaj o trudności obserwacyjne. Proces pozbywania się nagromadzonej energii jest tak powolny, że czarne karły to jeszcze pieśń przyszłości. Na razie ich istnienie jedynie się zakłada. Przez 15 miliardów lat odkąd istnieje nasz Wszechświat, nie powstał jeszcze ani jeden.
Nasze Słońce również skończy marnie jako gwiezdny pasożyt. Gdyby miało towarzysza, wyssałoby z niego, co by się tylko dało. Na szczęście jednak jest samo jak palec. Co prawda pochłonie trzy najbliższe sobie planety w momencie przechodzenia do stadium czerwonego olbrzyma (tak, tak, good bye, Ziemio!), ale na tym jego zapędy eksterytorialne się skończą. Pozostawi po sobie przepiękną zapewne mgławicę planetarną, która rozwieje się znacznie szybciej, niż Słońce skończy marnie jako czarny karzeł.


Mgławica planetarna NGC 6543. Może Słońce utworzy równie piękną? Źródło

3 komentarze :

  1. zewsząd i znikąd2 lipca 2009 00:45

    O, to jak mowa o temacie z zakresu ewolucji gwiazd, to ja mam pytanie - może znasz odpowiedź. Kiedy omawia się ewolucję większych gwiazd, takich, które przekształcają się w gwiazdy neutronowe albo czarne dziury, jest mowa o tym, że jak już jądro jest z żelaza, to gwiazda nie wytrzymuje i wybucha. Więc nie daje mi spokoju jedna rzecz: skąd w takim razie wzięły się jeszcze cięższe pierwiastki? Zawsze było dla mnie czymś absolutnie mistycznie fascynującym, że każdy atom mojego ciała był kiedyś częścią jakiejś gwiazdy, ale jednak pojawia się taka komplikacja poznawcza... Z góry dziękuję za odpowiedź, jeżeli ją znasz.

    OdpowiedzUsuń
  2. Dobre pytanie. Poszperałam co nieco, zasięgnęłam języka i wyszło na to, że prawie wszystkie pierwiastki, jakie znamy, powstały podczas Wielkiego Wybuchu. Zauważ, że gwiazdy powstawały nie z niczego, a z materii juz istniejącej, z obłoków gazu i pyłu. Dlatego każda gwiazda w chwili powstania zawiera w swoim składzie również pierwiastki cięższe (na przykład telen i węgiel). To nie oznacza, że sięgnie do tych rezerw. Po prostu je ma.
    Druga sprawa, reakcje zachodzące w gwiazdach to reakcje syntezy. Cięzkie pierwiastki (bardzo neistebilne) powstają w wyniku reakcji rozpadu. Sami "stworzyliśmy" kilka najcięższych pierwiastków, jednak ich czas życia jest niezmiernie krótki.

    OdpowiedzUsuń
  3. O, minęło pięć lat, a nie poprawione.
    Przy okazji bardzo dziękuję za fajną poczytankę.
    Pozdrawiam, Xi.

    OdpowiedzUsuń