Weißer Zwergstern, einer Klasse schwacher Sterne, die den Endpunkt der Entwicklung von Sternen mittlerer und geringer Masse darstellen. Weiße Zwergsterne, die wegen der weißen Farbe der ersten entdeckten Sterne so genannt werden, zeichnen sich durch eine geringe Leuchtkraft, eine Masse in der Größenordnung der Sonne und einen Radius aus, der mit dem der Erde vergleichbar ist. Aufgrund ihrer großen Masse und kleinen Abmessungen sind solche Sterne dichte und kompakte Objekte mit einer durchschnittlichen Dichte, die sich dem 1.000.000-fachen von Wasser nähert.

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Stern: Weiß Zwerge

Alle Sterne scheinen sich auf einem geraden Weg durch die Phase des roten Riesen zu ihrem endgültigen Zustand zu entwickeln. In den meisten Fällen, insbesondere …

Im Gegensatz zu den meisten anderen Sternen, die durch normalen Gasdruck gegen ihre eigene Gravitation unterstützt werden, ist der Weiße Zwerg Sterne werden durch den Entartungsdruck des Elektronengases in ihrem Inneren unterstützt. Der Entartungsdruck ist der erhöhte Widerstand, den Elektronen, aus denen das Gas besteht, infolge der Sternkontraktion ausüben (siehe entartetes Gas). Die Anwendung der sogenannten Fermi-Dirac-Statistik und der speziellen Relativitätstheorie auf die Untersuchung der Gleichgewichtsstruktur weißer Zwergsterne führt zur Existenz einer Masse-Radius-Beziehung, durch die einem weißen Zwerg eines bestimmten Zwergs ein eindeutiger Radius zugewiesen wird Masse; Je größer die Masse, desto kleiner der Radius. Weiterhin wird die Existenz einer Grenzmasse vorhergesagt, oberhalb derer kein stabiler weißer Zwergstern existieren kann. Diese Grenzmasse, die als Chandrasekhar-Grenze bekannt ist, liegt in der Größenordnung von 1,4 Sonnenmassen. Beide Vorhersagen stimmen hervorragend mit Beobachtungen von weißen Zwergsternen überein.

Der zentrale Bereich eines typischen weißen Zwergsterns besteht aus einer Mischung von Kohlenstoff und Sauerstoff. Um diesen Kern herum befindet sich eine dünne Hülle aus Helium und in den meisten Fällen eine noch dünnere Wasserstoffschicht. Einige wenige weiße Zwergsterne sind von einer dünnen Kohlenstoffhülle umgeben. Nur die äußersten Sternschichten sind für astronomische Beobachtungen zugänglich.

Weiße Zwerge entwickeln sich aus Sternen mit einer Anfangsmasse von bis zu drei oder vier Sonnenmassen oder sogar möglicherweise höher. Nach Ruhephasen von Wasserstoff und Helium, die in seinem Kern brennen – getrennt durch eine erste rote Riesenphase – wird der Stern zum zweiten Mal ein roter Riese. Gegen Ende dieser zweiten Phase des roten Riesen verliert der Stern bei einem katastrophalen Ereignis seine ausgedehnte Hülle und hinterlässt einen dichten, heißen und leuchtenden Kern, der von einer leuchtenden Kugelschale umgeben ist. Dies ist die Planetennebelphase. Während des gesamten Verlaufs seiner Entwicklung, der typischerweise mehrere Milliarden Jahre dauert, verliert der Stern einen großen Teil seiner ursprünglichen Masse durch Sternwinde in den Riesenphasen und durch seine ausgeworfene Hülle. Der zurückgelassene heiße Planetennebelkern hat eine Masse von 0,5 bis 1,0 Sonnenmasse und wird schließlich abkühlen, um ein weißer Zwerg zu werden.

Weiße Zwerge haben ihren gesamten Kernbrennstoff erschöpft und haben daher keine verbleibenden Kernenergiequellen. Ihre kompakte Struktur verhindert auch eine weitere Gravitationskontraktion. Die in das interstellare Medium abgestrahlte Energie wird somit durch die verbleibende Wärmeenergie der nicht entarteten Ionen bereitgestellt, aus denen sich sein Kern zusammensetzt. Diese Energie diffundiert langsam durch die isolierende Sternhülle nach außen und der weiße Zwerg kühlt sich langsam ab. Nach der vollständigen Erschöpfung dieses Reservoirs an Wärmeenergie, ein Prozess, der mehrere Milliarden Jahre dauert, hört der Weiße Zwerg auf zu strahlen und hat bis dahin das Endstadium seiner Entwicklung erreicht und wird zu einem kalten und inerten Sternrest. Ein solches Objekt wird manchmal als schwarzer Zwerg bezeichnet.

Gelegentlich werden weiße Zwergsterne in binären Systemen gefunden, wie dies beim Begleiter des weißen Zwergs zum hellsten Stern am Nachthimmel, Sirius, der Fall ist.Weiße Zwergsterne spielen auch eine wesentliche Rolle bei Supernovae vom Typ Ia und bei den Ausbrüchen von Novae und anderen kataklysmischen variablen Sternen.