Weißer Zwerg

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Ein Weißer Zwerg ist ein vergleichsweise kleiner Stern und repräsentiert die letzte Entwicklungsphase eines Sterns, der unmittelbar nach Versiegen seines Kernbrennstoffs weniger als 1,44 Sonnenmassen besitzt.

Er entwickelt sich aus einem Roten Riesen, der seine äußere Hülle abgestoßen hat, so dass sein heißer Kern zurückbleibt. Bei einer Masse zwischen 1,44 und 3 Sonnenmassen entsteht stattdessen ein Neutronenstern, darüber ein Schwarzes Loch.

[Bearbeiten] Merkmale

Weiße Zwerge haben nur einen Durchmesser von einigen tausend bis etwa zehntausend Kilometern, sind also hinsichtlich der Größen mit der Erde vergleichbar. Ihre Oberflächentemperatur beträgt anfangs zwischen 10.000 und 100.000 Kelvin, 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.

Die meisten Weißen Zwerge bestehen im Innern zum größten Teil aus Kohlenstoff 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 bezeichnet wird.

Ein Weißer Zwerg wird durch Kräfte stabilisiert, die eine Folge des Pauli-Prinzips sind. Danach können sich maximal zwei Elektronen des Sternplasmas im selben energetischen Zustand befinden (siehe Entartete Materie). Als Folge der Quantenmechanik bilden die möglichen Energiezustände eine Leiter, deren Sprossenabstand bei Verringerung des Sternvolumens wächst. Da die Zustände 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 standhalten kann. Ist die Masse des Vorläufersterns größer als etwa 1,44 Sonnenmassen, die Chandrasekhar-Grenze, so ist kein Gleichgewicht möglich, und der Stern kollabiert weiter zum Neutronenstern oder Schwarzen Loch.

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