- Weiße Zwerge
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Ein Weißer Zwerg ist ein vergleichsweise kleiner Stern und repräsentiert die letzte Entwicklungsphase eines Sterns, der unmittelbar nach Versiegen seines Kernbrennstoffs weniger als 1,44 Sonnenmassen besitzt.
Er entwickelt sich aus einem Roten Riesen, der seine äußere Hülle abgestoßen hat, so dass sein heißer Kern zurückbleibt. Bei einer Masse zwischen 1,44 und 3 Sonnenmassen entsteht stattdessen ein Neutronenstern, darüber ein Schwarzes Loch.
Inhaltsverzeichnis
Merkmale
Weiße Zwerge haben nur einen Durchmesser von einigen tausend bis etwa zehntausend Kilometern, sind also hinsichtlich der Größen mit der Erde vergleichbar. Ihre Oberflächentemperatur beträgt anfangs zwischen 10.000 und 100.000 Kelvin, was ihre weiße Farbe zur Folge hat. Da sie über keine Energiequelle mehr verfügen, kühlen sie anschließend langsam ab und enden nach vielen Milliarden Jahren als Schwarzer Zwerg.
Die meisten Weißen Zwerge bestehen im Innern zum größten Teil aus Kohlenstoff und Sauerstoff, die durch Kernfusion entstanden sind. Die Dichte beträgt dabei etwa eine Tonne pro Kubikzentimeter. Unter diesem Druck befindet sich das Gas in einem Zustand, der als entartet bezeichnet wird.
Ein Weißer Zwerg wird durch Kräfte stabilisiert, die eine Folge des Pauli-Prinzips sind. Danach können sich maximal zwei Elektronen des Sternplasmas im selben energetischen Zustand befinden. Als Folge der Quantenmechanik bilden die möglichen Energiezustände eine Leiter, deren Sprossenabstand bei Verringerung des Sternvolumens wächst. Da die Zustände ab dem unteren Ende der Leiter alle besetzt sind, muss bei einer Kompression den Elektronen am oberen Ende der Leiter Energie zugeführt werden. Dieses Phänomen führt zu einem Gegendruck, der dem Gravitationsdruck standhalten kann. Ist die Masse des Vorläufersterns größer als etwa 1,44 Sonnenmassen, die Chandrasekhar-Grenze, so ist kein Gleichgewicht möglich, und der Stern kollabiert weiter zum Neutronenstern oder Schwarzen Loch.
Bemerkenswert ist, dass der typische Durchmesser eines Weißen Zwerges damit unmittelbar mit der Elektronenmasse zusammenhängt, womit eine astronomische Größe eine direkte Funktion einer mikrokosmischen Naturkonstante ist. Die Stabilität eines Neutronensterns beruht in analoger Weise auf dem Pauli-Prinzip, das in diesem Fall bezüglich der Neutronen anstelle der Elektronen zum Tragen kommt (Tolman-Oppenheimer-Volkoff-Grenze).
Weiße Zwerge sind so kompakt, dass sich an ihnen der durch die Allgemeine Relativitätstheorie vorhergesagte Effekt der Rotverschiebung im Schwerefeld nachweisen lässt.[1]
Doppelsternsysteme mit Weißen Zwergen sind Quellen für Gravitationswellen, die man hofft, mit dem geplanten weltraumgestützten Gravitationswellendetektor LISA nachweisen zu können.
Arten
Es existieren drei Arten Weißer Zwerge[2]
- Gewöhnliche Weiße Zwerge, die ihre Wasserstoffhülle (bestehend aus 80 Prozent Wasserstoff) noch besitzen,
- Weiße Zwerge, die ihre Wasserstoffhülle abgestoßen haben, so dass die darunter liegende Heliumhülle zum Vorschein kommt.
- Weiße Zwerge, bei denen (aus noch ungeklärten Gründen) auch die Heliumhülle abgestoßen wurde, so dass nunmehr die Kohlenstoffhülle sichtbar ist. Diese Art wurde 2007 von Patrick Dufour und James Liebert von der University of Arizona entdeckt. Nach Berechnungen von Michael H. Montgomery, Kurtis A. Williams und Steven DeGennaro können Sterne dieses Typs auch pulsieren. 2008 wurde der erste Stern dieser Unterart entdeckt, der damit auch Prototyp ist: SDSS J142625.71+575218.3.
Sonstiges
Weiße Zwerge können, wenn sie Teil eines Doppelsternsystems sind, zu Novae führen oder in einer Supernova enden. Bisher sind etwa 10.000 Weiße Zwerge in unserer Galaxis bekannt, bis in eine Entfernung von einigen Kiloparsec. Man rechnet mit etwa zehn Milliarden Weißen Zwergen in unserer Galaxis. Damit wären etwa 10 Prozent aller Sterne Weiße Zwerge.
Siehe auch
Einzelnachweise
- ↑ Greenstein, J. L., J. B. Oke, J. B. und H. L. Shipman: Effective Temperature, Radius, and Gravitational Redshift of Sirius B. In: Astrophysical Journal. Band 169, 1971, S. 563. doi:10.1086/151174.
- ↑ Neuer Sterntyp: Kohlige Weisse Zwerge. In: Bild der Wissenschaft. 7, 2008. Konradin, Leinfelden-Echterdingen ISSN 0006-2375.
Weblinks
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