Černý trpaslík je bílý trpaslík, který se ochladil na teplotu kosmického mikrovlnného pozadí, a tak je neviditelný. Na rozdíl od červených trpaslíků, hnědých trpaslíků a bílých trpaslíků jsou černí trpaslíci zcela hypotetičtí.
Jakmile se hvězda vyvinula, aby se stala bílým trpaslíkem, již nemá vnitřní zdroj tepla a svítí pouze proto, že je stále horká. Stejně jako něco odebrané z trouby, zůstane bílý trpaslík vychladnout, dokud nedosáhne stejné teploty jako jeho okolí. Na rozdíl od dnešní večeře, která se chladí konvekcí, vedením a zářením, bílý trpaslík chladí pouze zářením.
Protože tlak elektronové degenerace brání tomu, aby se zhroutil, aby se stal černou dírou, je bílý trpaslík fantastickým vodičem tepla (fyzika Fermiho plynů vysvětluje vodivost bílých trpaslíků i kovů!). Jak rychle se bílý trpaslík chladí, takže je snadné ho zpracovat ... záleží pouze na jeho počáteční teplotě, hmotnosti a složení (většina z nich je uhlík plus kyslík; někteří možná převážně kyslík, neon a hořčík; jiní hélium). Jo, a jak alespoň část jádra bílého trpaslíka může krystalizovat, bude mít chladicí křivka v té době trochu hrbolku.
Vesmír je starý jen 13,7 miliardy let, takže i bílý trpaslík vytvořený před 13 miliardami let (nepravděpodobné; hvězdy, které se stanou bílými trpaslíky, to zabere asi miliardu let), stále by měla teplotu několika tisíců stupňů. Nejchladnější bílý trpaslík, který byl dosud pozorován, má teplotu o něco nižší než 3 000 K. Dlouhá cesta, než se z něj stane černý trpaslík.
Vypracovat, jak dlouho bude trvat, než se bílý trpaslík zchladí na teplotu CMB, je ve skutečnosti docela složité. Proč? Protože existuje mnoho zajímavých efektů, které mohou být důležité, efekty, které zatím nemůžeme modelovat. Například bílý trpaslík bude obsahovat nějakou temnou hmotu, a alespoň některé z nich se mohou rozkládat v časových intervalech čtyřmilionů let a vytvářet teplo. Možná diamanty nejsou navždy (i protony se mohou rozkládat); více tepla. A CMB je stále chladnější, protože vesmír se neustále rozšiřuje.
Každopádně, pokud řekneme, svévolně, že při 5 K se z bílého trpaslíka stane černý trpaslík, pak bude trvat alespoň 10 ^ 15 let, než se jeden vytvoří.
Ještě jedna věc: žádný bílý trpaslík není úplně sám; někteří mají binární společníky, jiní se mohou potulovat prachovým oblakem ... také padající hmota generuje teplo, a pokud se na povrchu hromadí dostatek vodíku, může se zhasnout jako vodíková bomba (to je to, co jsou novinka!) a zahřát bílý trpaslík docela dost.
Více z časopisu Space Magazine: Jak hvězdy umírají? Proč hvězdy umírají? A Hubble objevuje podivnou sbírku bílých trpaslíků ... trpaslíků.
Konec vesmíru, část 1 a část 2, jsou epizody obsažené v astronomii, stejně jako Život Slunce a Život dalších hvězd.
Reference:
NASA
NASA: Age of the Universe
Wikipedia
