ננס שחור

ננס שחור (באנגלית: Black dwarf) הוא סוג של כוכב היפותטי ביקום. זה צפוי להיות מצבו הסופי של ננס לבן, לאחר שהפסיק לפלוט קרינה (כלומר אינו פולט עוד אור וחום) עקב התקררות הדרגתית. ננס לבן עצמו מהווה את השארית של כוכב עם מסה התחלתית של עד 8 מסות שמש.

לא התגלו ולא צפויים להתגלות ננסים שחורים ביקום, משום שהזמן הדרוש ליצירתם כנראה גדול מגילו הנוכחי של היקום.

השוואה מקורבת בין גודלם של ננס שחור או ננס לבן (בשחור), ננס חום (בחום), ננס אדום (באדום) והשמש (בצהוב)

השוואה מקורבת בין גודלם של חור שחור (בשחור), כוכב נייטרונים (בסגול) וננס שחור או ננס לבן (באפור)

התפתחות

ערך מורחב – מחזור החיים של כוכב

אחרי שכוכב בעל מסה התחלתית נמוכה מ-8 מסות שמש סיים לבצע היתוך גרעיני של היסודות הקלים (מימן בננס אדום ומימן והליום בכוכבים גדולים יותר) ומסתו לא מספיקה כדי לבצע היתוך של יסודות כבדים יותר (כגון פחמן, חמצן וחנקן) לחץ הקרינה לא מספיק כדי לשמור על שיווי משקל הידרוסטטי והכוכב קורס בשל כח הכבידה. התוצר הסופי הוא כוכב קטן (בסדר גודל של כדור הארץ) ודחוס, הקרוי ננס לבן. מסתו של כוכב זה לאחר השלת המעטפת נמוכה מגבול צ'נדראסקאר, כלומר קטנה מ-1.44 מסות שמש.

הננס הלבן מתקרר באיטיות רבה תוך פליטת קרינה תרמית, ובסופו של דבר הוא צפוי להפוך לננס שחור קר ואפל. למעשה, הוא מתקרר בתהליך של איבוד אנרגיה קינטית על ידי גרעיני האטומים, בעוד שהאלקטרונים ממשיכים להיות "חמים", משום שעקרון האיסור של פאולי מונע מהם לרדת לרמות אנרגיה נמוכות יותר.

תהליך ההתקררות מננס לבן לננס שחור לפי התאוריה צריך יותר זמן מגיל היקום, כך שלא צפויים להיות ננסים שחורים ביקום בפועל.

אפיון

גילוים של ננסים שחורים צפוי להיות קשה, גם אם הם אכן קיימים. לפי הגדרתם, ננסים שחורים הם גופים שאינם פולטים קרינה, כלומר הם נמצאים בשיווי משקל תרמודינמי עם קרינת הרקע הקוסמית, ועל כן גילוי ישיר שלהם בשיטות ספקטרוסקופיות בלתי אפשרי. גילוי ננס שחור יהיה אפשרי בעיקר על ידי השפעתו הכבידתית על בן הזוג שלו במערכת כפולה.

בנוסף על ננסים שחורים, קיימים ביקום מספר סוגי כוכבים שכמעט או בכלל אינם פולטים קרינה. ננסים חומים הם גופים דמויי כוכב שמסתם נמוכה מדי מהמסה הנחוצה ליצירת אנרגיה בעזרת היתוך גרעיני של מימן רגיל, אם כי הם מפיקים מעט אנרגיה בהיתוך מימן כבד. בניגוד לננסים שחורים (או לבנים) ננסים חומים אינם כוכבים מנוונים, מסתם נמוכה יותר וגם צפיפותם נמוכה.

כוכבי נייטרונים וחורים שחורים גם הם כוכבים שאינם פולטים קרינה בעצמם, וגם הם מהווים מצב סופי של חיי כוכב, אלא שמסתם גבוהה לפחות פי 10 (מעל גבול צ'נדראסקאר), ועל כן קל יותר לגלות אותם, הן בעזרת השפעתם הכבידתית על סביבתם, והן בעזרת פליטת קרינה מדיסקת הספיחה סביבם, אם זו קיימת.

ראו גם

• ננס לבן
• ננס אדום
• ננס חום
• ננס צהוב
• כוכב לכת הליום

קישורים חיצוניים

מחזור החיים של כוכב (לא בקנה מידה)

$_{\mathrm {M} _{\bigodot }}$ = מסת שמש, כ־‎2 x 1030 ‏ק"ג מסת כוכב בעת היווצרותו: מסה קטנה מאד - פחות מ־$_{\mathrm {M} _{\bigodot }}$ 0.08 לערך, מסה קטנה - בטווח $_{\mathrm {M} _{\bigodot }}$ 0.08 - 0.4 לערך, מסה בינונית - בטווח $_{\mathrm {M} _{\bigodot }}$ 0.4 - 8 לערך (לאחר הקריסה המסה קטנה, פחות מ־$_{\mathrm {M} _{\bigodot }}$ 1.44 לערך), מסה גדולה - לפחות $_{\mathrm {M} _{\bigodot }}$ 8 לערך (לאחר הקריסה המסה היא לפחות $_{\mathrm {M} _{\bigodot }}$ 1.44 לערך) הערה: במצבים בהם כוכב מסוים סופח אליו מסה - הוא עשוי לעבור למחזור חיים של מסה גבוהה יותר. לדוגמה: אם ננס לבן במערכת זוגית סופח אליו חומר מבן זוגו, המגדילה אותו מעבר לגבול צ'נדראסקאר ($_{\mathrm {M} _{\bigodot }}$ 1.44), הוא יכול לעבור סופרנובה מסוג Ia שבסופה ייווצר כוכב נייטרונים (במקום ננס שחור).