הקרינה הנצפית שנפלטת על ידי ננס לבן נעה בטווח צבעים (או אורכי גל) רחב. קרינה זו נעה בין אור כחול-לבן של כוכב סדרה ראשית מסוג O, לבין אור אדום של ננס אדום מסוג M. טמפרטורת פני השטח של ננס לבן יכולה לנוע בין 150,000 קלווין ל-4,000 קלווין. לפי חוק סטפן-בולצמן, עוצמת הקרינה גדלה עם הטמפרטורה (וליתר דיוק עם ריבוע הטמפרטורה). טמפרטורה זו מתאימה לעוצמת קרינה בתחום שבין פי 100 מזו של השמש, לבין פי 10-5 מזו של השמש. ננסים לבנים חמים, עם טמפרטורה של 30,000 קלווין או יותר פולטים קרינת רנטגן "רכה", כלומר בעלת אנרגיה נמוכה. לכן ניתן לחקור את הרכבם של ננסים לבנים אלו באמצעות טכניקות של אסטרונומיה של קרינת UV או רנטגן.
בהנחה שהננס הלבן לא סופח חומר מכוכבים שכנים, מקור הקרינה הזו הוא באנרגיית החום הפנימית שלו. אנרגיה זו דועכת עם הזמן, ויוצאת בצורה של קרינה אלקטרומגנטית. משום שלננסים לבנים שטח פנים קטן מאוד, הספק קרינת החום שלהם נמוך ביותר, והם נותרים חמים לאורך זמן. כאשר ננס לבן מתקרר, טמפרטורת פני השטח שלו יורדת, הקרינה הנפלטת הופכת לאדומה יותר (כלומר, אורך הגל שלה גדל) ובהירותו דועכת. משום שהממשק היחיד להוצאת האנרגיה של הננס הלבן הוא הקרינה, קצב ההתקררות דועך עם הזמן. לשם ההמחשה, ננס לבן בן 0.59 מסות שמש בטמפרטורה של 7140 קלווין יתקרר ב-500 מעלות תוך כ-0.3 מיליארד שנים. הוא ימשיך להתקרר ב-500 מעלות כעבור עוד 0.4 מיליארד שנים, וב-500 מעלות נוספות רק מקץ עוד 1.1 מיליארד שנים. על אף שבתחילת דרכו ננס לבן מורכב מפלזמה (כלומר, תערובת של גרעיני אטומים ואלקטרונים), מחקרים ניבאו בשנות ה-60 שננס לבן יהפוך בשלב מסוים לגביש, כאשר תהליך ההתגבשות יחל במרכזו. בשנת 1995 מדידות סיסמוגרפיות אסטרונומיות של ננסים לבנים אפשרו בחינה תצפיתית של השערת ההתגבשות. ב-2004 צוות של חוקרים מאוניברסיטת הרווארד העריך על סמך מדידות אלו שכ-90% מהמסה של הננס הלבן BPM 37093 התגבשה.
טמפרטורת פני השטח של רוב הננסים הלבנים שנצפו עד היום גבוהה יחסית, ונעה בין 8,000 ל-40,000 קלווין. אולם, משום שננס לבן מתקרר בהדרגה, פרק הזמן שבו לננס הלבן יש טמפרטורה גבוהה קצר יחסית. על כן, יש להניח שיש יותר ננסים לבנים קרים מאשר חמים. עם זאת, רק למעטים מהננסים הלבנים שנצפו עד היום יש טמפרטורת פני שטח נמוכה מ-4,000 קלווין. הסיבה לכך היא שגיל היקום הוא סופי. כלומר, הננסים הלבנים הזקנים ביותר לא הספיקו להתקרר לטמפרטורה של פחות מ-4,000 קלווין. על סמך זאת ניתן להעריך מתי החלו להיווצר ננסים לבנים. ההערכה הנוכחית עומדת על 8 מיליארד שנים.
באופן תאורטי, ננס לבן יתקרר לכדי ננס שחור, שנמצא בשיווי משקל תרמי עם סביבתו ועם קרינת הרקע הקוסמית; אולם בגלל קצב ההתקררות האיטי, לא ידוע על קיומם של ננסים שחורים כיום.
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה