Białe karły - czym są umierające gwiazdy?

Tajemnicze określenie „białe karły”, choć kojarzy się z bajkowymi postaciami, to nazwa umierających gwiazd. Nie dotyczy ono jednak ich wszystkich, ale egzemplarzy o średniej i małej masie. Biały karzeł to pozostałość obumarłej gwiazdy – jej wypalony rdzeń. Ile tego typu obiektów udało się do tej pory zaobserwować? Dlaczego Słońce też stanie się kiedyś białym karłem? Wyjaśniamy.

Spis treści:

Białe karły — czym są?
Historia białych karłów
Białe karły – ciekawostki i odkrycia
Czy Słońce będzie białym karłem?

Białe karły — czym są?

Gwiazda staje się białym karłem, gdy całkowicie wyczerpie zapasy swojego paliwa jądrowego. To ostatni obserwowalny etap jej ewolucji. Co ważne, tak kończą tylko gwiazdy o niskiej i średniej masie (czyli mniejszej niż ośmiokrotność masy Słońca, co zapisuje się jako 8 M☉), których ewolucja przebiega stosunkowo spokojnie. Jak wówczas wyglądają? Trudno to dokładnie określić – przypominają pewnego rodzaju gęste, niewyraźne, gwiezdne szczątki. Żeby łatwiej było wyobrazić sobie, jakiego rzędu są to wielkości, można porównać je ze Słońcem i Ziemią. Białe karły najczęściej mają masę zbliżoną do masy Słońca (górna granica wartości ich masy to około 1,44 masy Słońca) i są nieznacznie większe od Ziemi. Oznacza to, że mają bardzo dużą gęstość. Większą gęstością cechują się jedynie gwiazdy neutronowe i czarne dziury.

Naukowcy szacują, że nawet 97% gwiazd w Drodze Mlecznej zakończy życie właśnie jako białe karły. Co natomiast dzieje się z dużymi gwiazdami? Kończą swój żywot znacznie bardziej gwałtownie – wybuchną jako supernowe, by potem stać się czarnymi dziurami lub dziurami neutronowymi.

Przeczytaj również: Meteor a meteoryt – jaka jest różnica? Najciekawsze meteoryty w historii Ziemi

Historia białych karłów

Skąd wiadomo, jak gwiazdy kończą życie? Oczywiście dzięki obserwacjom astronomów. Kolejno odkrywane gwiazdy pozwalają dowiadywać się wciąż więcej i więcej na ich temat. Jak wyglądała historia białych karłów?

Pierwszym poznanym białym karłem była gwiazda 40 Eridani B. Odkrył ją w 1783 roku brytyjsko-niemiecki astronom Frederick William Herschel. Ten sam, który dwa lata wcześniej odkrył Urana.
Drugim odkrytym białym karłem był Syriusz B. Został on zaobserwowany w 1862 roku przez Alvana Grahama Clarka, amerykańskiego twórcę teleskopów i astronoma. Co ciekawe, istnienie Syriusza B przewidział w 1844 roku niemiecki astronom Friedrich Wilhelm Bessel. Niestety nie udało mu się go zobaczyć.
Trzecim białym karłem była Gwiazda Van Maanena, której nazwa wzięła się od nazwiska odkrywcy. W 1917 roku odkrył ją holendersko-amerykański astronom Adriaan van Maanen.

Trzy pierwsze gwiazdy nazywane są klasycznymi białymi karłami. Obecnie zaobserwowano już około 9 tysięcy białych karłów.

Projekt bez nazwy (28) — Syriusz i Syriusz B (na zdjęciu widoczny jako mała biała kropka w lewym dolnym rogu)/NASA, ESA, H. Bond and M. Barstow/CC0 1.0

Białe karły – ciekawostki i odkrycia

Badania i obserwacje białych karłów wciąż trwają i są dla naukowców niezwykle wartościowe. Dostarczają bowiem mnóstwo materiału, który może posłużyć również do innych obliczeń i szacunków. Co warto wiedzieć o tych niezwykłych gwiazdach?

W lipcu 2021 roku odkryto najbardziej masywnego białego karła. Nadano mu imię — ZTF J1901+1458. Naukowcy podejrzewają, że mógł on powstać z połączenia dwóch wirujących wokół siebie białych karłów.
Gwiazdą o najmniejszej masie (0,17 M☉) jest biały karzeł J0917+46A.
Białym karłem znajdującym się najbliżej Ziemi jest Syriusz B.
Białe karły przez długi czas są na tyle gorące, że mogą stanowić źródło ciepła dla planet, na których mogłoby teoretycznie wyewoluować życie.
Białe karły zaliczane są do obiektów słabo świecących, trudnych do wykrycia w odległych gromadach gwiazdowych nawet przed duże teleskopy. Umarłe gwiazdy znajdujące się najbliżej Ziemi (Syriusz B, 40 Eridani B, Procjon B) można natomiast zauważyć, korzystając z amatorskiego sprzętu.
W 2022 roku, na konferencji Amerykańskiego Stowarzyszenia Astronomicznego, grupa naukowców przedstawiła wyniki jednej ze swoich najciekawszych obserwacji. Po raz pierwszy zaobserwowali, jak umierająca gwiazda (której nadano nazwę G238-44) „pożera” planety z całego swojego układu. Dlaczego to odkrycie jest tak ważne? Los podobny do losu układu planetarnego G238-44 może za około 5 miliardów lat czekać również nasz Układ Słoneczny. Naukowcy szacują, że wówczas Słońce się wypali i rozszerzy się tak, że pochłonie planety skaliste – w tym Ziemię.

Projekt bez nazwy (29) — Porównanie rozmiarów Syriusza B i Ziemi/Omnidoom 999/CC0 1.0

Czy Słońce będzie białym karłem?

Słońce jest gwiazdą, która – według obliczeń naukowców – za około 5 miliardów lat rozrośnie się do czerwonego olbrzyma. W wyniku kolejnych długotrwałych procesów powstanie z niego mgławica planetarna, a w efekcie jądro przekształci się w białego karła. Kolejnym etapem, kiedy biały karzeł wystygnie całkowicie, a jego materia ulegnie krystalizacji, będzie etap czarnego karła. Ten ostatni etap jest na razie całkowicie hipotetyczny.

Co dają badania nad białymi karłami? Ich analiza wskazuje, że układy gwiezdne mogą się bardzo od siebie różnić. Z kolei badania wspomnianego wyżej białego karła G238-44 sugerują, że w Drodze Mlecznej powszechne mogą być składniki, z których powstają skaliste planety typu ziemskiego.

Przeczytaj również: Co to jest burza słoneczna i czym grozi? Czy burze magnetyczne występują w Polsce?

Oprac.: Redakcja