Was ist ein "weißer Zwerg"?

Michael Leißner beantwortete die Frage

Die Bewegungen von Himmelskörpern werden praktisch ausschließlich durch die Schwerkraft gesteuert. Die Planeten umkreisen die Sonne, und die Monde die Planeten, weil sich alle Körper gegenseitig anziehen. Auch die einzelnen Teile von Himmelskörpern ziehen sich gegenseitig an, z.B. die Erde ihre Atmosphäre, und ihre Ozeane, oder auch uns Menschen.

Sterne sind riesige Wolken aus Gas und halten nur deshalb zusammen, weil sich ihre Atome gegenseitig anziehen. In ihrem Innern sind Sterne natürliche Fusionsreaktoren, die gewaltige Mengen leichter Atomkerne zu schwereren verschmelzen. Durch die dabei freiwerdende Wärme sind sie so heiß, dass sie leuchten. Bei diesen Kernreaktionen entsteht außerdem ein gewaltiger Druck, und dieser Druck verhindert, dass die Sterne sich wegen der Schwerkraft weiter zusammenziehen.

Die meisten Sterne, die wir beobachten können, wie z.B. auch unsere Sonne, verschmelzen dabei im wesentlichen Wasserstoff zu Helium. Wenn ein Stern irgendwann einmal seinen Vorrat an Brennstoff aufgebraucht hat, kommt die Fusion in seinem Inneren zum Erliegen. Dadurch fällt der Druck ab und kann der Gravitation nicht mehr Einhalt gebieten, der Stern schrumpft zusammen wie ein Ballon, dem die Luft ausgeht.

Falls der Stern sehr schwer ist, schrumpft er immer weiter zu einem schwarzen Loch. Falls er nur ungefähr so schwer wie unsere Sonne ist, stoppt der Schrumpfungsprozess irgendwann wieder: Nun sind es die Elektronen, die sich in den Atomen des Sterns befinden, die sich erfolgreich dem Versuch der Schwerkraft widersetzen, sie auf noch engerem Raum zusammenzuquetschen. Der Stern ist dann ungefähr auf ein Hundertstel seines ursprünglichen Durchmessers geschrumpft, und ist dann typischerweise nur noch etwa so groß wie die Erde. Da sich seine Masse während des Schrumpfens kaum verändert hat, sein Volumen aber auf ein Millionstel geschrumpft ist, ist seine Dichte nun so hoch, dass eine erbsengroße Menge des Sterns so schwer ist wie ein PKW. Bei einem solchen Kollaps heizt sich der Stern so stark auf, dass er aufgrund der hohen Temperatur weiß leuchtet (vgl. "Weißglut"), man nennt ihn dann aufgrund dessen und seiner geringen Größe einen "Weißen Zwerg". Während er im Laufe von mehreren Milliarden Jahren auskühlt, wird er zunächst zu einem "Roten Zwerg" und schließlich, in seinem Endstadium, zu einem "Schwarzen Zwerg"

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Michael Leißner studierte Physik an der Universität Oldenburg, wo er seit dem Diplom an seiner Promotion im Bereich der gravitierenden nichtabelschen Eichtheorien arbeitet.

Weitere Fragen und Anmerkungen an:
leissner(at)theorie.physik.uni-oldenburg.de