Sao lùn trắng là tàn dư của những ngôi sao đã chết. Chúng là các lõi sao bị bỏ lại sau khi một ngôi sao đã cạn kiệt nguồn cung cấp nhiên liệu và thổi khí vào không gian.
Sao lùn trắng là tàn dư nóng bỏng, dày đặc của những ngôi sao chết lâu. Chúng là các lõi sao bị bỏ lại sau khi một ngôi sao đã cạn kiệt nguồn cung cấp nhiên liệu và thổi một lượng lớn khí và bụi vào không gian. Những vật thể kỳ lạ này đánh dấu giai đoạn tiến hóa cuối cùng của hầu hết các ngôi sao trong vũ trụ - bao gồm cả mặt trời của chúng ta - và thắp sáng con đường đến sự hiểu biết sâu sắc hơn về lịch sử vũ trụ.
Một sao lùn trắng duy nhất chứa khoảng khối lượng mặt trời của chúng ta trong một thể tích không lớn hơn hành tinh của chúng ta. Kích thước nhỏ của chúng làm cho chúng khó tìm. Không thể nhìn thấy sao lùn trắng bằng mắt thường. Ánh sáng mà chúng tạo ra đến từ sự giải phóng chậm, đều đặn của lượng năng lượng phi thường được tích trữ sau hàng tỷ năm được sử dụng như một nhà máy điện hạt nhân Ngôi sao.
Hình ảnh Kính viễn vọng Không gian Hubble của ngôi sao mùa đông sáng Sirius (giữa) và người bạn lùn trắng mờ của nó, Sirius B (phía dưới bên trái). Tín dụng: NASA, ESA, H. Bond (STScI) và M. Barstow (Đại học Leicester)
Sao lùn trắng được sinh ra khi một ngôi sao tắt. Một ngôi sao dành phần lớn cuộc đời của nó trong sự cân bằng bấp bênh giữa trọng lực và áp suất khí bên ngoài. Cân nặng của một cặp vợ chồng tám triệu hàng tấn khí nhấn xuống lõi sao khiến mật độ và nhiệt độ đủ cao để đốt cháy phản ứng tổng hợp hạt nhân - sự hợp nhất của các hạt nhân hydro để tạo thành helium. Sự giải phóng ổn định của năng lượng nhiệt hạch ngăn chặn ngôi sao tự sụp đổ.
Khi ngôi sao chạy bằng hydro ở trung tâm của nó, ngôi sao chuyển sang hợp nhất helium thành carbon và oxy. Phản ứng tổng hợp hydro di chuyển đến một lớp vỏ bao quanh lõi. Ngôi sao này phồng lên và trở thành một người khổng lồ màu đỏ. Đối với hầu hết các ngôi sao - bao gồm cả mặt trời của chúng tôi - đây là sự khởi đầu của sự kết thúc. Khi ngôi sao mở rộng và những cơn gió sao thổi với tốc độ ngày càng dữ dội, các lớp ngoài sao Star thoát khỏi lực hấp dẫn không ngừng.
Khi ngôi sao bốc hơi, nó để lại lõi của nó. Lõi tiếp xúc, hiện là một sao lùn trắng mới được sinh ra, bao gồm một món hầm kỳ lạ gồm helium, carbon và hạt nhân oxy đang bơi trong một biển các electron có năng lượng cao. Áp suất kết hợp của các electron giữ sao lùn trắng, ngăn chặn sự sụp đổ hơn nữa đối với một thực thể thậm chí xa lạ như sao neutron hoặc lỗ đen.
Sao lùn trắng trẻ sơ sinh cực kỳ nóng và tắm khắp không gian xung quanh dưới ánh sáng cực tím và tia X. Một số bức xạ này bị chặn lại bởi các luồng khí đã rời khỏi giới hạn của ngôi sao đã chết. Khí phản ứng bằng cách phát huỳnh quang với cầu vồng màu sắc gọi là tinh vân hành tinh. Những tinh vân này - giống như Tinh vân Vành đai trong chòm sao Lyra - cho chúng ta một cái nhìn về tương lai mặt trời của chúng ta.
Tinh vân nhẫn (M57) trong chòm sao Lyra cho thấy các giai đoạn cuối cùng của một ngôi sao như mặt trời của chúng ta. Một ngôi sao lùn trắng ở trung tâm thắp sáng đám mây khí đang rút dần từng ngôi sao. Các màu sắc xác định các yếu tố khác nhau như hydro, heli và oxy. Tín dụng: Nhóm Di sản Hubble (AURA / STScI / NASA)
Sao lùn trắng bây giờ có trước một tương lai dài, yên tĩnh. Khi hơi nóng bị mắc kẹt thoát ra, nó từ từ nguội đi và mờ dần. Cuối cùng, nó sẽ trở thành một cục trơ của carbon và oxy trôi nổi vô hình trong không gian: một sao lùn đen. Nhưng vũ trụ không đủ tuổi để bất kỳ sao lùn đen nào hình thành. Những ngôi sao lùn trắng đầu tiên được sinh ra trong các thế hệ sao sớm nhất vẫn còn, 14 tỷ năm sau, nguội dần.Các sao lùn trắng thú vị nhất mà chúng ta biết, với nhiệt độ khoảng 4000 độ, cũng có thể là một số di tích lâu đời nhất trong vũ trụ.
Nhưng không phải tất cả các sao lùn trắng đều lặng lẽ đi vào màn đêm. Sao lùn trắng quay quanh các ngôi sao khác dẫn đến hiện tượng bùng nổ mạnh. Sao lùn trắng bắt đầu mọi thứ bằng cách hút khí ra khỏi người bạn đồng hành của nó. Hydrogen được chuyển qua một cây cầu khí và tràn lên bề mặt sao lùn trắng. Khi hydro tích tụ, nhiệt độ và mật độ của nó đạt đến một điểm chớp nhoáng trong đó toàn bộ vỏ nhiên liệu mới được hấp thụ mạnh mẽ sẽ giải phóng một lượng năng lượng cực lớn. Đèn flash này, được gọi là nova, khiến sao lùn trắng bùng lên trong chốc lát với sự rực rỡ của 50.000 mặt trời và sau đó từ từ mờ dần trở lại vào bóng tối.
Một nghệ sĩ Lừa tái hiện một sao lùn trắng hút khí từ một người bạn đồng hành nhị phân vào một đĩa vật liệu. Khí bị đánh cắp xoắn ốc xuyên qua đĩa và cuối cùng đâm vào bề mặt sao lùn trắng. Tín dụng: STScI
Tuy nhiên, nếu khí thu thập đủ nhanh, nó có thể đẩy toàn bộ sao lùn trắng vượt qua điểm tới hạn. Thay vì một lớp vỏ hợp nhất mỏng, toàn bộ ngôi sao có thể đột nhiên sống lại. Không được kiểm soát, sự giải phóng năng lượng dữ dội sẽ kích nổ sao lùn trắng. Toàn bộ lõi sao được xóa sạch trong một trong những sự kiện năng lượng nhất trong vũ trụ: siêu tân tinh loại 1a! Trong một giây, sao lùn trắng giải phóng nhiều năng lượng như mặt trời trong toàn bộ cuộc đời 10 tỷ năm của nó. Trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng, nó thậm chí có thể vượt qua cả một thiên hà.
SN 1572 là tàn dư của siêu tân tinh loại 1a, cách Trái đất 9.000 năm ánh sáng, mà Tycho Brahe quan sát được 430 năm trước. Hình ảnh X-quang và hồng ngoại tổng hợp này cho thấy phần còn lại của vụ nổ đó: một lớp vỏ khí mở rộng di chuyển với tốc độ khoảng 9000 km / s!. Tín dụng: NASA / MPIA / Đài quan sát Calar Alto, Oliver Krause et al.
Sự sáng chói như vậy làm cho siêu tân tinh loại 1a có thể nhìn thấy từ khắp vũ trụ. Các nhà thiên văn học sử dụng chúng như những ngọn nến tiêu chuẩn của người Hồi giáo để đo khoảng cách đến những nơi xa nhất của vũ trụ. Các quan sát về việc phát nổ sao lùn trắng trong các thiên hà xa xôi đã dẫn đến một khám phá đã giành được giải thưởng Nobel vật lý năm 2011: sự giãn nở của vũ trụ đang tăng tốc! Những ngôi sao chết đã thổi hồn vào những giả định cơ bản nhất của chúng ta về bản chất của thời gian và không gian.
Các sao lùn trắng - lõi bị bỏ lại sau khi một ngôi sao đã cạn kiệt nguồn cung cấp nhiên liệu - được rắc khắp mọi thiên hà. Giống như một nghĩa địa sao, chúng là bia mộ của gần như mọi ngôi sao đã sống và chết. Một khi các vị trí của lò sao, nơi các nguyên tử mới được rèn, những ngôi sao cổ này đã được tái sử dụng như một công cụ thiên văn học đã nâng cao sự hiểu biết của chúng ta về sự tiến hóa của vũ trụ.
EarthSky ban đầu xuất bản bài đăng này trên blog của Christopher Crockett trộm AstroWoW vào tháng 7 năm 2012.