Beli patuljci su gusti ostaci sunolikih zvezda koji se veoma sporo hlade i nakon ~1013 godina postaju gotovo nevidljivi crni patuljci. Na ekstremnim vremenskim skalama kvantni efekti mogu dovesti do postepenog isparavanja (~1078 godina), dok izuzetno retki slučajevi piknonuklearne fuzije mogu izazvati eksploziju onih crnih patuljaka koji su blizu gravitacione granice. Procene za ove događaje variraju od ~101.100 do ~1032.000 godina, pa su sve prognoze veoma spekulativne.
Da li jezgra mrtvih zvezda traju zauvek? Sudbina belih i crnih patuljaka u dalekoj budućnosti
Beli patuljci su gusti, tamni ostaci zvezda sličnih Suncu koje su iscrpele nuklearno gorivo i ostavile za sobom ugljenično-oksidno jezgro. Iako deluju mirno i neupadljivo, ovi objekti vode sporu i interesantnu kosmičku sudbinu koja se proteže daleko izvan ljudske mašte.
Šta održava bele patuljke i kako se hlade?
Beli patuljci se ne oslanjaju na nuklearne reakcije već na degeneracioni pritisak elektrona — kvantni efekat koji sprečava da elektronima bude dostupno isto stanje. Tipični početni temperaturni redovi za novoformirane bele patuljke iznose oko 10 miliona kelvina. Bez izvora novog toplog gorenja, oni se veoma sporo hlade tokom milijardi i biliona godina. Najhladniji poznati beli patuljak pratka (PSR J2222-0137 B) ima oko 3.000 K, uprkos starosti reda veličine starosti univerzuma.
Crni patuljak — šta je to?
Kako beli patuljak gubi toplotu, nakon ogromnih vremenskih razmera postaje toliko hladan da prestaje da emituje značajnu količinu svetlosti i postaje ono što nazivamo crnim patuljkom. Procene sugerišu da će taj prelaz nastupiti tek nakon reda veličine ~1013 godina (nešto kao hiljadu puta starost sadašnjeg svemira), pa danas nema crnih patuljaka jer svemir još nije dovoljno star.
Moguće sudbine crnih patuljaka
Postoje dva glavna, hipotezična puta za sudbinu crnih patuljaka, oba zasnovana na kvantnim ili nuklearnim procesima koji deluju na izuzetno dugim vremenskim razmacima:
- Evaporacija izazvana zakrivljenošću prostor-vremena: kvantne fluktuacije mogu ponekad dovesti do stvaranja čestica u regionima veoma snažne gravitacije; ako se takvi parovi "izvuku" iz vakuuma, crni patuljak mora da plati energiju za to i može postupno da gubi masu. Neki modeli predviđaju da bi potpuna evaporacija mogla da se desi reda veličine ~1078 godina, ali ovo je vrlo spekulativno.
- Piknonuklearna fuzija (pycnonuclear): pri ekstremnoj gustini jezgra atoma mogu kvantno "tunelovati" i spontano se spojiti. Ako se dovoljno takvih fuzija zbiče, crni patuljak (posebno oni blizu gravitacione granice stabilnosti) može izgubiti podršku degeneracionog pritiska i doživeti kolaps praćen eksplozijom ili supernovom. procenjuje se da će ovakav događaj pogoditi samo mali procenat crnih patuljaka — oni koji su već blizu granice stabilnosti (Chandrasekharova granica, ~1.4 mase Sunca).
Vremenski okviri i neizvesnosti
Vremenski okviri u ovim predviđanjima su ogroman izvor neizvesnosti i variraju između različitih modela: kratkoročna evaporacija do ~1078 godina, dok su procene za masovne piknonuklearne događaje ekstremnije — neke procene stavljaju takve eksplozije u raspon od ~101.100 do čak ~1032.000 godina. Te brojke ukazuju na to da su ovi procesi više teoretske prirode nego empirijski potvrđeni.
Za kraj
Ukratko: beli patuljci neće postojati u istom obliku zauvek — nakon dovoljno dugog vremena postaju crni patuljci, a potom, moguće, kroz kvantne ili nuklearne mehanizme mogu ispariti ili eksplodirati. Sve je to deo slike svemira koja se odvija na vremenskim skalama koje daleko nadmašuju ljudski život i istoriju civilizacije, ali nam pokazuju kako čak i "mirni" objekti mogu imati burnu daleku sudbinu.
Pomozite nam da budemo bolji.
