白色矮星
白色矮星はコンパクトな星です。物質が押しつぶされています。重力によって原子が引き寄せられ、電子が取り除かれています。白色矮星の質量は太陽の質量に似ていますが、体積は地球の質量に似ています。
白色矮星は、中性子星になるほど質量が大きくないすべての星の最終的な進化の状態です。天の川銀河にある星の97％以上が白色矮星になる。§1 主系列星の水素融合寿命が終わると、その中心でヘリウムを炭素と酸素に融合させる赤色巨星に成長する。赤色巨星が炭素を融解する質量が足りないと，10億K程度で中心部に不活性な炭素と酸素が蓄積されます。その外層を脱皮して惑星状星雲を形成した後、コアを残すのが白色矮星です。
白い矮星の中の物質はもはや核融合反応を起こさないので、星にはエネルギー源がありません。重力崩壊に対する核融合の熱に支えられていない。
太陽のような星は、燃料が尽きると白色矮星になります。終末期には赤色巨星期を経て、ガスのほとんどを失い、残ったものが収縮して若い白色矮星になります。
ハッブル宇宙望遠鏡が撮影したシリウスAとシリウスBの画像。白色矮星であるシリウスBは、はるかに明るいシリウスAの左下にかすかな光が見えます。
白色矮星
歴史
白色矮星が発見されたのは18世紀のことである。最初の白色矮星は40エリダニBと呼ばれ、1783年1月31日にウィリアム・ハーシェルによって発見されました。 p73 40エリダニと呼ばれる3つの星系の一部です。
1862年に2番目の白色矮星が発見されたが、当初は赤色矮星と考えられていた。それはシリウス星の近くにある小さな星でした。シリウスBと呼ばれるこの伴星は、表面温度が約25,000ケルビンであったため、熱い星と考えられていました。しかし、シリウスBは主星であるシリウスAの約1万倍も暗い星でした。つまり、かつてシリウスBは、私たちの太陽に似た星だったのです。
1917年にアドリアン・ファン・マーネンが発見した白色矮星は、ファン・マーネン2と呼ばれ、発見された白色矮星としては3番目のものである。シリウスBを除いて、地球に最も近い白色矮星である。
放射線と温度
白色矮星は、光度(総放出光量)は低いが、コアが非常に高温である。表面は104Kであるのに対し、コアは107Kかもしれません。
白色矮星は、形成されたときは非常に高温ですが、エネルギー源を持たないため、徐々に放射されてエネルギーを失い、冷えていきます。つまり、最初は青や白の色をしていた白色矮星の放射は、時間が経つにつれて弱くなっていきます。白色矮星は、非常に長い時間をかけて、もはや光を発しなくなる温度まで冷えていきます。白色矮星が伴星や他の星から物質を得ない限り、白色矮星の放射は蓄えられた熱から来ています。これは交換されることはありません。
白い小人がゆっくりと冷えるのには、2つの理由があります。白色矮星は、その熱を放射する表面積が非常に小さいので、徐々に冷えていき、長い間熱を保っています。また、白色矮星は非常に不透明です。白色矮星の大部分を構成する退化物質は、光などの電磁放射を止めているため、放射はあまりエネルギーを持ち去りません。
白色矮星は、光を作り出すエネルギーがないため、やがてすべての白色矮星が冷却されて黒色矮星になります。白色矮星が冷えるまでには、現在の宇宙の年齢よりも長い時間がかかるため、黒色矮星はまだ存在していません。黒色矮星は、星のエネルギー（熱と光）を使い切った後に残るものです。
再点火
白色矮星は物質が増えれば超新星として再燃・爆発する可能性があります。白色矮星が安定した状態を保つための最大質量があります。これはチャンドラセカール限界として知られています。
例えば、矮星は伴星から物質を引き寄せて、チャンドラセカール限界を超えてしまうかもしれません。余分な質量があると、炭素の融合反応が起こるでしょう。天文学者たちは、この再点火がIa型超新星の原因ではないかと考えています。
質問と回答
Q:白色矮星とは何ですか?
A: 白色矮星は、重力によって物質が押し潰され、電子が取り去られたコンパクトな星です。
Q: 白色矮星の質量は、太陽と比べてどうなのでしょうか?
A: 白色矮星の質量は太陽とほぼ同じですが、体積は地球とほぼ同じです。
Q: どのような星が白色矮星になるのですか?
A: 白色矮星は、中性子星になるには質量が足りない星が最終的に進化した姿です。天の川銀河にある星の97％以上が白色矮星になると言われています。
Q: 赤色巨星はどのように形成されるのですか?
A: 主系列星は、水素を放出する寿命が終わると、膨張して赤色巨星となり、そのコアでヘリウムを炭素と酸素に分解する。炭素を融合させるだけの質量がない場合は、不活性な炭素と酸素が中心部に蓄積されます。
Q: 惑星状星雲は、外層が剥がれ落ちた後、どうなるのですか?
A: 惑星状星雲の外側の層が剥がれ落ち、残ったのが白色矮星となる中心部です。
Q: 白色矮星の物質は核融合反応を起こしているのでしょうか?
A: 白色矮星の物質は核融合反応を起こさないので、エネルギー源がなく、重力崩壊に対して熱で支えることはできません。
Q: 太陽はどのようにして白色矮星になるのですか?
A: 太陽は、その寿命が尽きたときに白色矮星になります。まず赤色巨星の段階を経て、ほとんどのガスを失い、残ったガスが収縮して若い白色矮星となります。
