Weißer Zwerg

Dieser Text beschreibt Weißer Zwerg.

Ein Weißer Zwerg ist ein vergleichsweise kleiner aber heißer Stern und repräsentiert die Entwicklungsphase eines Sterns von weniger als 1,4 Sonnenmassen unmittelbar nach versiegen seines Kernbrennstoffs.

Er entwickelt sich aus einem Roten Riesen, der seine äußere Hülle abgestoßen hat, so dass sein heißer Kern zurückbleibt. Bei einer Masse zwischen 1,4 und 3 Sonnenmassen entsteht stattdessen ein Neutronenstern, darüber ein Schwarzes Loch.

Weiße Zwerge haben ca. einen Durchmesser von einigen tausend bis etwa zehntausend Kilometern, sind also hinsichtlich der Größen mit der Erde vergleichbar. Ihre Oberflächentemperatur beträgt anfangs zwischen 10 Tausend und 100 Tausend Grad, was ihre weiße Farbe zur Folge hat. Da sie über keine Energiequelle mehr verfügen, kühlen sie anschließend langsam ab und enden nach vielen Milliarden Jahren als Schwarzer Zwerg.

Weiße Zwerge bestehen zu dem größten Teil aus Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff, die durch Kernfusion entstanden sind. Die Dichte beträgt dabei etwa eine Tonne pro Kubikzentimeter. Unter diesem Druck befindet sich das Gas in einem Zustand der als entartet genannt wird.

Ein Weißer Zwerg wird durch Kräfte stabilisiert, die eine Folge des Pauli-Prinzips sind. Danach können sich maximal zwei Elektronen des Sternplasmas in dem selben energetischen Zustand befinden (siehe Entartung). Als Folge der Quantenmechanik bilden die möglichen Energiezustände eine Leiter, deren Sprossenabstand bei Verringerung des Sternvolumens wächst. Da die Zustande ab dem unteren Ende der Leiter alle besetzt sind, muss bei einer Kompression den Elektronen am oberen Ende der Leiter Energie zugeführt werden. Dieses Phänomen führt zu einem Gegendruck, der dem Gravitationsdruck Stand halten kann. Ist die Masse des Vorläufersterns größer als etwa 1,4 Sonnenmassen, die Chandrasekhar-Grenze, so ist kein Gleichgewicht möglich, und der Stern kollabiert weiter zu dem Neutronenstern oder Schwarzen Loch.

Bemerkenswert ist, dass der typische Durchmesser eines Weißen Zwerges damit unmittelbar mit der Elektronenmasse zusammenhängt, eine astronomische Größe also eine direkte Funktion einer mikrokosmischen Naturkonstante ist. Die Stabilität eines Neutronensterns beruht übrigens in identischer Weise auf dem Pauli-Prinzip, das in diesem Fall bezüglich der Neutronen anstelle der Elektronen zu dem tragen kommt.

Weiße Zwerge können, wenn sie Teil eines Doppelsternsystems sind, zu Novae führen oder in einer Supernova enden.

Siehe auch: Astronomie, Astronomische Objekte