Черный карлик - это белый карлик, который остыл до температуры космического микроволнового фона и поэтому невидим. В отличие от красных карликов, коричневых карликов и белых карликов, черные карлики полностью гипотетичны.
Как только звезда превратилась в белого карлика, она больше не имеет внутреннего источника тепла и сияет только потому, что она еще горячая. Как что-то взятое из духовки, оставленный в покое белый карлик остынет, пока не достигнет той же температуры, что и его окружение. В отличие от сегодняшнего ужина, который охлаждается конвекцией, проводимостью и излучением, белый карлик охлаждается только излучением.
Поскольку давление вырождения электронов мешает ему превращаться в черную дыру, белый карлик - фантастический проводник тепла (фактически физика ферми-газов объясняет проводимость как белых карликов, так и металлов!). То, насколько быстро остывает белый карлик, легко определить ... это зависит только от его начальной температуры, массы и состава (большинство из них - углерод плюс кислород; некоторые могут быть преимущественно кислородом, неоном и магнием; другие - гелием). Да, и, по крайней мере, часть ядра белого карлика может кристаллизоваться, тогда кривая охлаждения будет немного выпуклой.
Вселенной всего 13,7 миллиардов лет, поэтому даже для белого карлика, образовавшегося 13 миллиардов лет назад (маловероятно, что звездам, которые становятся белыми карликами, потребуется около миллиарда лет или около того), температура все равно будет несколько тысяч градусов. Температура самого холодного белого карлика, наблюдаемого на сегодняшний день, составляет чуть менее 3000 К. Долгий путь, прежде чем он станет черным карликом.
Выяснить, сколько времени понадобится белому карлику для охлаждения до температуры CMB, на самом деле довольно сложно. Почему? Поскольку есть много интересных эффектов, которые могут быть важны, эффекты, которые мы пока не можем смоделировать. Например, белый карлик будет содержать некоторую темную материю, и, по крайней мере, некоторая ее часть может распадаться в течение четырех миллиардов лет, генерируя тепло. Возможно, алмазы не вечны (протоны тоже могут разлагаться); больше тепла. И CMB становится все более прохладным, поскольку вселенная продолжает расширяться.
В любом случае, если мы произвольно скажем, что при 5 К белый карлик становится черным карликом, то для его формирования потребуется не менее 10 ^ 15 лет.
Еще одна вещь: ни один белый карлик не одинок; у некоторых есть двойные спутники, другие могут бродить сквозь пылевое облако… падающая масса тоже генерирует тепло, и, если на поверхности накапливается достаточное количество водорода, она может взорваться, как водородная бомба (вот что такое новы!), согревая белого карлика немного.
Больше из журнала «Space»: «Как умирает звезда?», «Почему умирают звезды?», И Хаббл обнаруживает странную коллекцию белых гномов… гномов.
Конец Вселенной. Часть 1 и Часть 2 - это эпизоды из «Астрономических ролей», которые стоит послушать, как и «Жизнь Солнца» и «Жизнь других звезд».
Ссылки:
НАСА
НАСА: Эпоха Вселенной
Википедия
