Kako nastaje bijeli patuljak

Što je bijeli patuljak?

Bijeli patuljak je vrsta malene zvijezde, te je to ujedno završna faza evolucije zvijezda. To su kompaktne zvijezde s iznimno visokom gustoćom, koje su ostaci umirućih zvijezda srednje veličine poput zvijezda sličnih Suncu. Imaju sličan volumen kao Sunce te masu poput naše Zemlje. Kada zvijezda potroši gorivo koje održava nuklearne reakcije, počinje se smanjivati ​​i ostatak njenog vanjskog sloja se odbacuje u svemir, stvarajući planetarnu maglicu. Ono što ostaje je kompaktni objekt s velikom gustoćom, odnosno pretvori se u bijeli patuljak. Bijeli patuljci su vrlo gusti i iako su iznimno vrući kada se formiraju, s vremenom se ohlade i gube termalnu energiju. Budući da nema nuklearnih reakcija koje se odvijaju u njima, oni postupno blijede tijekom vremena, sve dok ne postanu crni patuljci, odnosno tamni i hladni objekti koji ne emitiraju svjetlost. Bijeli patuljci se koriste kao standardne svijeće za procjenu udaljenosti u svemiru, te se vežu uz neke astronomske fenomene poput supernova.

Kada je bio otkriven prvi bijeli patuljak?

Bijeli patuljak se proučavao još od 18. i 19. stoljeća kada se po prvi puta otkrio, te mnogi astronomi su tokom povijesti ga proučavali. Jedan od prvih značajnih doprinosa dolazi od engleskog astronoma Johna Michella. Godine 1783., Michell je predložio postojanje tamnih i hladnih zvijezda koje nemaju sposobnost izbacivanja svjetlosti. Iako tadašnja tehnologija nije bila dovoljno razvijena za potvrdu takvih objekata, Michellova teorija predstavlja rani korak prema razumijevanju bijelih patuljaka. U 19. stoljeću, znanstvenici poput Friedricha Bessela i Johna Herschela proučavali su dvojne zvijezde i primijetili neobične oscilacije u orbitama kod nekih od njih. Williamina opservatorija u Njemačkoj, pod vodstvom Wilhelma von Struvea, dalje je pridonijela razumijevanju prirode dvojnih zvijezda i objekata koji su ih sačinjavali. Bijeli patuljak je otkrio američki astronom Solomon van Maanen 1917. godine. Koristio je spektroskopiju kako bi detaljno proučavao zvijezde u dvojnim sustavima. Uočio je nekoliko slučajeva zvijezda s iznimno visokom gustoćom i niskom svjetlonošću koje je nazvao bijele patuljke. Njegova opažanja pomogla su u stvaranju prvog razumijevanja ovih kompaktnih objekata.

Po čemu se bijeli patuljak razlikuje od zvijezde?

Bijeli patuljak se razlikuje od tipične zvijezde u nekoliko ključnih aspekata. Bijeli patuljak je izuzetno kompaktna zvijezda veličine planeta. To znači da ima puno manji volumen od većine zvijezda, ali snažnu gravitaciju. Masa bijelog patuljka je slična masi zvijezde slične veličine, ali s koncentriranom gustoćom. Bijeli patuljci su vrlo vrući objekti. Nakon što potroše gorivo za nuklearne reakcije, ne mogu proizvoditi toplinu i energiju kao prije. S vremenom se ohlade te postepeno gube svoju termalnu energiju sve dok ne postanu crni patuljci koji su hladni i ne emitiraju svjetlost. Međutim, za vrijeme svoje aktivne faze, bijeli patuljci mogu biti iznimno vrući, s površinskim temperaturama od desetaka tisuća stupnjeva Celzija. Bijeli patuljci imaju vrlo visoku gustoću. Budući da su vrlo mali, s velikom masom koncentriranom na malom prostoru, atomi su jako stisnuti. Gustoća bijelog patuljka može biti milijune puta veća od gustoće Zemlje. Ta gustoća omogućuje postojanje iznimno jakih gravitacijskih polja. Bijeli patuljci ne provode nuklearne reakcije kao obične zvijezde. Umjesto toga, održavaju svoju strukturu i stabilnost zahvaljujući elektronskom degeneracijskom tlaku. Elektronska degeneracija je kvantna pojava koja sprječava daljnje urušavanje bijelog patuljka pod vlastitom gravitacijom. Bijeli patuljci su vrlo slabi svjetlosni izvori u usporedbi s običnim zvijezdama. Iako su jako vrući, zbog svoje male površine i niskog svjetlosnog kapaciteta, emitiraju vrlo malo svjetlosti, što ih čini teškim za promatranje izdaleka, osim ako nisu dio nekog interakcijskog sustava s drugom zvijezdom.