Valkeat kääpiöt:
Vuonna 1844 saksalainen Friedrich Wilhelm Bessel havaitsi, että tähtitaivaan kirkkain tähti Sirius on kaksoistähti. Vaikka hän ei pystynyt havaitsemaan seuralaistähteä, hän pystyi laskemaan, että tähtien etäisyys maasta on noin 8.6 valovuotta ja että kirkkaan Sirius A:n massa on noin 2.3 Mo (Mo = Auringon massa) ja näkymätön seuralainen Sirius B on auringon massainen.
Sitten vuonna 1862 Alvan Clark pystyi suoraan havaitsemaan Sirius B:n uudella 18 tuuman teleskoopillaan, ja hän havaitsi, että Sirius B on tuhat kertaa Sirius A:ta himmeämpi. Noin 50 vuotta myöhemmin spektroskopia oli kehittynyt siihen pisteeseen, että sen avulla pystyttin määrittämään tähtien pintalämpötiloja. Kun vuonna 1915 Walter Adams mittasi Sirius B:n pintalämpötilan, hän huomasi vastoin odotuksiaan tähden olevan erittäin kuuma, jopa 27000K (vrt. Aurigon pintalämpötila 5800K). Tämän mittauksen avulla pystyttiin laskemaan, että Sirius B olisi kooltaan pienempi kuin maapallo, mutta silti auringon massainen! Aluksi muut tähtitieteilijät pitivät tulosta absurdina, mutta kritiikki laantui nopeasti laskelmien ja mittauksien ollessa niin suoraviivaisia ja helposti toistettavia.
Kuva 4: Vasemmalla, Sirius A ja Sirius B; Oikealla, Sirius B ja maapallo (Credits; Left www.astro.rug.nl, Right http://esamultimedia.esa.int/)
Tämä oli siis ensimmäinen havainto valkeasta kääpiöstä. Valkean kääpiön tiheys on niin suuri, että kuutiosenttimetri sen ainetta painaa useita tonneja. Valkeissa kääpiöissä ei enää tapahdu ydinreaktioita, joten niiden ainoana painovoimaa vastustavana koossa pitävänä voimana on degeneroituneen elektronikaasun paine. Tämä on puhtaasti kvanttimekaaninen ilmiö, joka tulee esille prosesseissa joissa tiheydet ovat erittäin suuria.
Valkeilla kääpiöillä on selkeä massan yläraja. Tämä rajaa kutsutaan Chandrasekharin rajaksi ja sen arvo on noin 1.4 auringon massaa. Tämän rajan yläpuolella degeneroituneen elektronikaasun paine ei riitä vastustamaan painovoimaa, vaan tähden ydin luhistuu vieläkin kompaktimmaksi tähdeksi, joko neutronitähdeksi tai mustaksi aukoksi valtavana supernovaräjähdyksenä.
Lähteet (Carroll, Ostlie ; Modern astrophysics), (Karttunen ; Tähdet ja maailmankaikkeus)
|
