Čierny trpaslík je biely trpaslík, ktorý sa ochladil na teplotu kozmického mikrovlnného pozadia, a preto je neviditeľný. Na rozdiel od červených trpaslíkov, hnedých trpaslíkov a bielych trpaslíkov sú čierni trpaslíci úplne hypotetickí.
Keď sa hviezda vyvinula na bieleho trpaslíka, už nemá vnútorný zdroj tepla a svieti len preto, že je stále horúca. Rovnako ako niečo z rúry zostane biely trpaslík ochladiť, až kým nedosiahne rovnakú teplotu ako jeho okolie. Na rozdiel od večernej večere, ktorá sa chladí prúdením, vedením a žiarením, biely trpaslík chladí iba žiarením.
Pretože tlak elektrónovej degenerácie bráni jej zrúteniu, aby sa stal čiernou dierou, biely trpaslík je fantastický vodič tepla (fyzika Fermiho plynov v skutočnosti vysvetľuje vodivosť bielych trpaslíkov aj kovov!). Ako rýchlo sa biely trpaslík ochladzuje, je ľahké ho vypracovať ... záleží iba na jeho počiatočnej teplote, hmotnosti a zložení (väčšina z nich je uhlík plus kyslík; niektoré možno prevažne kyslík, neón a horčík; iné hélium). Ach, a keďže aspoň časť jadra bieleho trpaslíka môže vykryštalizovať, chladiaca krivka bude mať okolo toho kúsok.
Vesmír je starý len 13,7 miliárd rokov, takže dokonca aj biely trpaslík, ktorý sa vytvoril pred 13 miliardami rokov (nepravdepodobné; hviezdy, ktoré sa stanú bielymi trpaslíkmi, to trvá asi miliardu rokov), stále by mali teplotu niekoľko tisíc rokov stupňa. Najchladnejší biely trpaslík, ktorý bol doteraz pozorovaný, má teplotu o niečo menšiu ako 3 000 K. Dlhá cesta, ako sa z neho stane čierny trpaslík.
Zistiť, ako dlho bude trvať, kým sa biely trpaslík ochladí na teplotu CMB, je v skutočnosti dosť zložité. Prečo? Pretože existuje veľa zaujímavých efektov, ktoré môžu byť dôležité, účinky, ktoré zatiaľ nemôžeme modelovať. Napríklad biely trpaslík bude obsahovať nejakú temnú hmotu, a aspoň časť z toho sa môže rozpadnúť v časových intervaloch kvadriliónov rokov, čím sa vytvorí teplo. Možno diamanty nie sú navždy (aj protóny sa môžu rozpadať); viac tepla. A CMB je stále chladnejšia, pretože vesmír sa ďalej rozširuje.
Ak však svojvoľne povieme, že pri 5 K sa biely trpaslík stane čiernym trpaslíkom, bude trvať najmenej 10 ^ 15 rokov, kým sa jeden vytvorí.
Ešte jedna vec: žiadny biely trpaslík nie je úplne sám; niektorí majú binárnych spoločníkov, iní sa môžu potulovať prachovým oblakom ... nafukujúca hmota tiež generuje teplo, a ak sa na povrchu hromadí dostatok vodíka, môže zhasnúť ako vodíková bomba (to je to, čo sú noví!) a ohriať bieleho trpaslíka trochu.
Viac z časopisu Space Magazine: Ako hviezda zomiera? Prečo hviezdy odumierajú? A Hubble objavuje podivnú zbierku bielych trpaslíkov ... trpaslíkov.
Koniec vesmíru, časť 1 a časť 2, sú epizódy Cast z astronómie, ktoré stojí za to počúvať, rovnako ako Život Slnka a Život iných hviezd.
Referencie:
NASA
NASA: Vek vesmíru
Wikipedia
