ดาวแคระดำ

ดาวแคระดำ คือ สมมุติฐานว่าเป็นซากดาวซึ่งเกิดขึ้นจากการที่ดาวแคระขาวมีพลังงานไม่มากพอที่จะปลดปล่อยความร้อนหรือแสงสว่างอย่างสำคัญ เนื่องจากเวลาที่ดาวแคระขาวจะมาถึงขั้นนี้ได้จากการคำนวณพบว่าจะต้องใช้เวลาไม่ต่ำกว่าอายุปัจจุบันของเอกภพ คือ 13,700 ล้านปี จึงไม่พบดาวแคระดำในเอกภพในขณะนี้ และอุณหภูมิของดาวแคระขาวที่ต่ำสุดก็มีข้อจำกัดในการสังเกตอายุของเอกภพ อย่างไรก็ตาม การยืดตัวของเวลาจากการเย็นตัวลงของดาวแคระอาจทำให้เกิดดาวแคระดำได้ ดาวแคระขาว คือ สิ่งที่เหลือจากดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลักที่มีมวลน้อยหรือปานกลาง (ต่ำกว่าราว 9-10 เท่าของมวลดวงอาทิตย์) หลังจากมันได้ขับหรือฟิวชั่นธาตุทั้งหมดเมื่อมันมีอุณหภูมิสูงพอ ดาวแคระขาวก็เป็นทรงกลมหนาแน่นของสสารเสื่อมอิเล็กตรอนที่เย็นตัวลงอย่างช้า ๆ โดยการแผ่รังสีความร้อน และจะกลายมาเป็นดาวแคระดำในที่สุด หากดาวแคระดำเกิดขึ้นจริง ดาวเหล่านี้ก็คงจะยากที่จะค้นหา เนื่องจากตามการจำกัดความ ดาวแคระดำมีการปลดปล่อยรังสีออกมาน้อยมาก มีทฤษฎีหนึ่งที่บอกว่ามันอาจถูกตรวจพบได้โดยอิทธิพลแรงโน้มถ่วงของมัน

เนื่องจากวิวัฒนาการในอนาคตอันไกลของดาวแคระขาวขึ้นอยู่กับคำถามทางฟิสิกส์ อย่างเช่น ธรรมชาติของสสารมืด และความเป็นไปได้และอัตราของการสลายอนุภาคโปรตอน ซึ่งยังเข้าใจอย่างจำกัด จึงไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าดาวแคระขาวจะใช้เวลาเท่าใดจึงจะเย็นตัวลงเป็นดาวแคระดำ^{, § IIIE, IVA.} บาร์รอว์และไทเพลอร์ประมาณว่าจะใช้เวลา 10¹⁵ ปีที่จะทำให้ดาวแคระขาวมีอุณหภูมิลดลงเหลือ 5,000 เคลวิน อย่างไรก็ตาม หากอนุภาคมวลสูงที่ทำปฏิกิริยาแบบอ่อนมีอยู่จริง ก็มีความเป็นไปได้ที่ปฏิกิริยากับอนุภาคเหล่านี้จะทำให้ดาวแคระขาวบางดวงมีอุณหภูมิสูงกว่านี้เป็นเวลาอย่างน้อย 10²⁵ ปี^{, § IIIE.} หากโปรตอนไม่มีความเสถียร ดาวแคระขาวจะสามารถเก็บรักษาความร้อนได้โดยพลังงานที่ปลดปล่อยจากการสลายอนุภาคโปรตอน สำหรับข้อสันนิษฐานว่าช่วงชีวิตของโปรตอน คือ 10³⁷ ปี อดัมส์และลาฟลินคำนวณว่าการสลายอนุภาคโปรตอนจะเพิ่มอุณหภูมิพื้นผิวของดาวแคระขาวมีอายุที่มีมวลเท่ากับดวงอาทิตย์ไปประมาณ 0.06 เคลวิน ถึงแม้ว่าจะไม่มาก แต่ก็เป็นที่คาดกันว่าจะเป็นอุณหภูมิที่สูงกว่ารังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลจะมีในอีก 10³⁷ ปีในอนาคต^{, §IVB.}

ชื่อ "ดาวแคระดำ" ยังสามารถหมายถึงวัตถุกึ่งดาวที่ไม่มีมวลมากพอ (ต่ำกว่า 0.08 เท่าของมวลดวงอาทิตย์) เพื่อที่จะคงนิวเคลียร์ฟิวชั่นเผาผลาญไฮโดรเจนที่แกนกลาง วัตถุเหล่านี้เป็นที่รู้จักกันว่า ดาวแคระน้ำตาล คำที่ประดิษฐ์ขึ้นในคริสต์ทศวรรษ 1970

อ้างอิง

1. §3, Heger, A.; Fryer, C. L.; Woosley, S. E.; Langer, N.; Hartmann, D. H. (2003). "How Massive Single Stars End Their Life". Astrophysical Journal. 591 (1): 288–300. doi:10.1086/375341. สืบค้นเมื่อ 2007-08-14.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
2. Johnson, Jennifer. "Extreme Stars: White Dwarfs & Neutron Stars" (PDF). Ohio State University. สืบค้นเมื่อ 2007-05-03.
3. Richmond, Michael. "Late stages of evolution for low-mass stars". Rochester Institute of Technology. สืบค้นเมื่อ 2006-08-04.
4. Charles Alcock, Robyn A. Allsman, David Alves, Tim S. Axelrod, Andrew C. Becker, David Bennett, Kem H. Cook, Andrew J. Drake, Ken C. Freeman, Kim Griest, Matt Lehner, Stuart Marshall, Dante Minniti, Bruce Peterson, Mark Pratt, Peter Quinn, Alex Rodgers, Chris Stubbs, Will Sutherland, Austin Tomaney, Thor Vandehei, Doug L. Welch (1999). "Baryonic Dark Matter: The Results from Microlensing Surveys".CS1 maint: multiple names: authors list (link)
5. A Dying Universe: The Long Term Fate and Evolution of Astrophysical Objects, Fred C. Adams and Gregory Laughlin, arXiv:astro-ph/9701131v1.
6. Table 10.2, Barrow, John D.; Tipler, Frank J. (19 May 1988). The Anthropic Cosmological Principle. foreword by John A. Wheeler. Oxford: Oxford University Press. LC 87-28148. ISBN 9780192821478. Retrieved 31 December 2009
7. R. F. Jameson, M. R. Sherrington, and A. R. Giles (1983). "A failed search for black dwarfs as companions to nearby stars". pp. 39–41. Unknown parameter |month= ignored (help)CS1 maint: multiple names: authors list (link)
8. brown dwarf, entry in The Encyclopedia of Astrobiology, Astronomy, and Spaceflight, David Darling, accessed online May 24, 2007.