Kerdil hitam

Kerdil hitam (Jawi: ‏کرديل هيتم‎‎) ialah sisa bintang secara teori, khususnya kerdil putih yang telah cukup sejuk untuk tidak lagi mengeluarkan haba atau cahaya yang ketara. Memandangkan masa yang diperlukan untuk kerdil putih mencapai keadaan ini dikira lebih lama daripada usia alam semesta semasa (13.8 bilion tahun), tiada kerdil hitam dijangka wujud di alam semesta pada masa ini. Suhu kerdil putih yang paling sejuk adalah satu had pemerhatian pada umur alam semesta.^[1]

Rajah evolusi bintang, menunjukkan pelbagai peringkat bintang dengan jisim yang berbeza

Nama "kerdil hitam" juga telah digunakan untuk kerdil perang andaian yang disejukkan tahap akhir – objek subbintang dengan jisim tidak mencukupi (kurang daripada 0.07 M_☉) untuk mengekalkan pelakuran nuklear pembakaran hidrogen.^[2][3][4][5]

Pembentukan

Kerdil putih ialah sisa bintang jujukan utama berjisim rendah atau sederhana (di bawah kira-kira 9 hingga 10 jisim suria (M_☉)) selepas ia sama ada menghambur atau melakur semua unsur yang mempunyai suhu yang mencukupi untuk dilakur.^[1] Apa yang tinggal kemudiannya ialah sfera padat jirim elektron terdegenerat yang menyejuk perlahan-lahan melaluisinaran haba, akhirnya menjadi kerdil hitam.^[6][7]

Jika kerdil hitam wujud, amatlah mencabar untuk dikesan kerana, mengikut definisi, mereka akan mengeluarkan sinaran yang sangat sedikit. Walau bagaimanapun, mereka akan dapat dikesan melalui pengaruh graviti mereka.^[8] Pelbagai kerdil putih disejukkan di bawah 3,900 K (3,630 °C; 6,560 °F) (bersamaan dengan kelas spektrum M0) ditemui pada tahun 2012 oleh ahli astronomi menggunakan teleskop 2.4 meter Balai Cerap MDM. Mereka dianggarkan 11 hingga 12 bilion tahun.^[9]

Memandangkan evolusi masa hadapan bintang bergantung pada persoalan fizikal yang kurang difahami, seperti sifat jirim gelap dan kemungkinan serta kadar pereputan proton (yang masih belum dibuktikan wujudnya), tidak diketahui dengan tepat berapa lama ia akan mengambil kerdil putih untuk menyejukkan kepada kegelapan.^{[10] :§§IIIE, IVA}Barrow dan Tipler menganggarkan bahawa ia akan mengambil masa 10¹⁵ tahun untuk kerdil putih menyejuk hingga 5 K (−268.15 °C; −450.67 °F); bagaimanapun, jika zarah berjisim berinteraksi lemah (WIMPs) wujud, interaksi dengan zarah ini mungkin mengekalkan beberapa kerdil putih lebih panas daripada ini selama lebih kurang 10²⁵ tahun.^[10]:§IIIEJika proton tidak stabil, kerdil putih juga akan kekal hangat oleh tenaga yang dibebaskan daripada pereputan proton. Untuk jangka hayat proton andaian yang selama 10³⁷ tahun, Adams dan Laughlin mengira bahawa pereputan proton akan meningkatkan suhu permukaan berkesan kerdil putih tua berjisim satu kali jisim suria kepada kira-kira 0.06 K (−273.09 °C; −459.56 °F). Walaupun sejuk, ini dianggap lebih panas daripada suhu sinaran latar belakang kosmik semasa 10³⁷ tahun akan datang.^[10]

Terdapat spekulasi bahawa beberapa kerdil hitam besar akhirnya boleh menghasilkan letupan supernova. Ini akan berlaku jika gabungan piknonuclear (berasaskan kepadatan) memproses sebahagian besar bintang menjadi besi, yang akan menurunkan had Chandrasekhar untuk beberapa kerdil hitam di bawah jisim sebenar mereka. Jika titik ini dicapai, ia akan meruntuh dan memulakan pelakuran nuklear lari. Yang paling besar untuk meletup ialah hampir 1.35 jisim suria dan akan mengambil tertib 9000000000000000000♠10¹¹⁰⁰ tahun, manakala yang paling kecil untuk meletup ialah kira-kira 1.16 jisim suria dan akan mengambil tertib 9000000000000000000♠10³²⁰⁰⁰ tahun, berjumlah kira-kira 1% daripada semua kerdil hitam. Satu kaveat utama ialah pereputan proton akan mengurangkan jisim kerdil hitam jauh lebih cepat daripada proses piknonuklear berlaku, menghalang sebarang letupan supernova.^[11]

Masa depan Matahari

Sebaik sahaja Matahari berhenti melakurkan helium dalam terasnya dan mengeluarkan lapisannya dalam nebula planet dalam kira-kira 8 bilion tahun, ia akan menjadi kerdil putih dan, selama bertrilion tahun, akhirnya tidak lagi memancarkan cahaya. Selepas itu, Matahari tidak akan kelihatan sama dengan mata kasar manusia, menghilangkannya daripada pandangan optik walaupun kesan graviti adalah jelas. Anggaran masa untuk Matahari cukup sejuk untuk menjadi kerdil hitam adalah sekurang-kurangnya 10¹⁵ (1 kuadrilion) tahun, walaupun ia boleh mengambil masa lebih lama daripada ini, jika zarah berjisim berinteraksi lemah (WIMP) wujud, seperti yang diterangkan di atas. Fenomena yang diterangkan dianggap sebagai kaedah pengesahan yang menjanjikan untuk kewujudan WIMP dan kerdil hitam.^[12]

Lihat juga

• Jirim degenerat - Jenis jirim padat eksotik dalam fizik
• Kematian haba alam semesta