Λευκός νάνος
όρος της αστροφυσικής που αφορά αστέρες / From Wikipedia, the free encyclopedia
Με τον όρο λευκός νάνος (white dwarf) χαρακτηρίζεται το υπόλειμμα του πυρήνα ενός αστέρα μικρής ή μεσαίας μάζας που απομένει μετά τον θάνατο του αστέρα αυτού. Οι λευκοί νάνοι είναι το ένα από τα τρία είδη «αστρικών πτωμάτων» (τα άλλα δύο είναι οι αστέρες νετρονίων και οι μαύρες τρύπες). Ο Ήλιος μας θα μετατραπεί (για την ακρίβεια τα εσωτερικά του στρώματα) σε έναν λευκό νάνο σε περίπου πέντε δισεκατομμύρια χρόνια.
Σύμφωνα με την πρότυπη αστρική εξέλιξη, οι αστέρες μικρής σχετικώς μάζας δεν ασκούν αρκετή βαρυτική πίεση στην κεντρική τους περιοχή ώστε να συνεχίσουν πυρηνικές αντιδράσεις μετά την εκεί μετατροπή του υδρογόνου σε ήλιο ικανές να συγκρατήσουν τη δομή του. Αφού τότε ο αστέρας μετατραπεί σε ερυθρό γίγαντα, απωθεί τα αραιότατα εξωτερικά του στρώματα, που μετατρέπονται σε πλανητικό νεφέλωμα, αφήνοντας έναν αδρανή αστρικό πυρήνα που καταρρέει βαρυτικά σε ένα σώμα δεκάδες φορές μικρότερο.[1] Συνήθως αυτό αποτελείται από πυρήνες κυρίως άνθρακα και οξυγόνου, οι οποίοι έχουν δημιουργηθεί κατά τη συμπίεση που οφείλεται στην τελική κατάρρευση. Βέβαια έχουν ανακαλυφθεί και τέτοια σώματα αποτελούμενα κυρίως από ήλιο[2] και σπάνια από οξυγόνο και νέο.
Σε αυτό το ουράνιο σώμα δεν συμβαίνουν πυρηνικές αντιδράσεις, ούτε άλλη διαδικασία που να παράγει ενέργεια. Συνεπώς βαθμιαία ακτινοβολεί τη θερμική του ενέργεια ως ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και ψύχεται. Ωστόσο, είναι τόσο πυκνό και θερμό (η αρχική θερμοκρασία αγγίζει τις 100 χιλιάδες βαθμούς), ώστε η ψύξη του από τις τυπικές αστρικές θερμοκρασίες να χρειάζεται πολλές δεκάδες δισεκατομμύρια γήινα χρόνια, διάρκεια μεγαλύτερη από την ηλικία του Σύμπαντος. Για τον λόγο αυτό, όλα τα παραχθέντα μέχρι τώρα τέτοια αστρικά πτώματα ακτινοβολούν έντονα σε υψηλές σχετικώς θερμοκρασίες, συνεπώς εκπέμπουν άφθονο ορατό φως και έτσι παρατηρούνται ως μικροί λευκοί αστέρες. Από το γεγονός αυτό προέρχεται και η ονομασία τους: λευκοί νάνοι.
Οι συνήθεις διαστάσεις ενός λευκού νάνου είναι συγκρίσιμες με τις διαστάσεις της Γης, δηλαδή η διάμετρός του είναι περίπου εκατό φορές μικρότερη από τη διάμετρο του Ήλιου. Η συγκράτηση της ύλης από παραπέρα βαρυτική κατάρρευση οφείλεται σε μία καθαρώς κβαντομηχανική ιδιότητά της, που ονομάζεται πίεση των εκφυλισμένων ηλεκτρονίων. Η μέγιστη μάζα ενός λευκού νάνου πέρα από την οποία η πίεση αυτή δεν μπορεί πλέον να αποτρέψει παραπέρα βαρυτική κατάρρευση, είναι 1,44 ηλιακή μάζα, και είναι πολύ γνωστή στην αστροφυσική ως Όριο Chandrasekhar. Ουσιαστικά ο μόνος τρόπος να φθάσει κάποτε αυτό το όριο ένας λευκός νάνος είναι να ανήκει σε ένα διπλό αστρικό σύστημα και να αποσπάσει με το ισχυρότερο βαρυτικό του πεδίο υλικό από τον άλλο αστέρα του συστήματος. Τότε μπορεί να εκραγεί σε μία έκρηξη υπερκαινοφανούς τύπου Ia.
Οι λευκοί νάνοι είναι αρκετά συνηθισμένοι, καθώς οι περισσότεροι αστέρες καταλήγουν να δώσουν έναν: το 6% περίπου όλων των αστέρων στην περιοχή μας του Γαλαξία μας είναι στην πραγματικότητα λευκοί νάνοι. Και αστέρες με μεγαλύτερη μάζα από 1,44 ηλιακή, μέχρι και 8 ηλιακές μάζες, δίνουν λευκούς νάνους, αφού το μεγαλύτερο μέρος της ύλης τους εκτινάσσεται μακριά κατά τον θάνατό τους. Ο πλησιέστερος στη Γη λευκός νάνος (και με το φωτεινότερο φαινόμενο μέγεθος, 8,44) είναι ο συνοδός του Σειρίου, γνωστός ως Σείριος Β, σε απόσταση από εμάς 8,56 έτη φωτός.