[/didascalia]
A nana nera è una nana bianca che si è raffreddata alla temperatura del fondo cosmico a microonde, e quindi è invisibile. A differenza delle nane rosse, delle nane brune e delle nane bianche, le nane nere sono del tutto ipotetiche.
Una volta che una stella si è evoluta per diventare una nana bianca, non ha più una fonte interna di calore e brilla solo perché è ancora calda. Come qualcosa preso dal forno, lasciato in pace, una nana bianca si raffredderà fino a raggiungere la stessa temperatura dell'ambiente circostante. A differenza della cena di stasera, che si raffredda per convezione, conduzione e irraggiamento, una nana bianca si raffredda solo per irraggiamento.
Poiché è la pressione di degenerazione elettronica che gli impedisce di collassare per diventare un buco nero, una nana bianca è un fantastico conduttore di calore (infatti, la fisica dei gas di Fermi spiega la conduttività sia delle nane bianche che dei metalli!). La velocità con cui una nana bianca si raffredda è quindi facile da calcolare … dipende solo dalla sua temperatura, massa e composizione iniziali (la maggior parte sono carbonio più ossigeno; alcuni forse prevalentemente ossigeno, neon e magnesio; altri elio). Oh, e poiché almeno una parte del nucleo di una nana bianca potrebbe cristallizzarsi, la curva di raffreddamento avrà un po' di urto in quel momento.
L'universo ha solo 13,7 miliardi di anni, quindi anche una nana bianca formatasi 13 miliardi di anni fa (improbabile; le stelle che diventano nane bianche impiegano circa un miliardo di anni per farlo) avrebbe comunque una temperatura di qualche migliaio di anni fa. gradi. La nana bianca più fredda osservata fino ad oggi ha una temperatura di poco inferiore a 3.000 K. Una lunga strada da percorrere prima che diventi una nana nera.
Calcolare quanto tempo impiegherebbe una nana bianca a raffreddarsi alla temperatura del CMB è in realtà piuttosto complicato. Come mai? Poiché ci sono molti effetti interessanti che possono essere importanti, effetti che non possiamo ancora modellare. Ad esempio, una nana bianca conterrà della materia oscura, e almeno una parte di essa potrebbe decadere, nell'arco di tempo di quadrilioni di anni, generando calore. Forse i diamanti non sono per sempre (anche i protoni possono decadere); più calore. E anche il CMB si sta raffreddando continuamente, mentre l'universo continua ad espandersi.
Ad ogni modo, se diciamo, arbitrariamente, che a 5 K una nana bianca diventa una nana nera, allora ci vorranno almeno 10^15 anni perché si formi una nana.
Un'altra cosa: nessuna nana bianca è completamente sola; alcuni hanno compagni binari, altri possono vagare attraverso una nuvola di polvere ... la massa in caduta genera anche calore, e se abbastanza idrogeno si accumula sulla superficie, potrebbe esplodere come una bomba all'idrogeno (ecco cosa sono le novae!), riscaldando la nana bianca un bel po.
Altro da Universe Today: Come muore una stella? , Perché le stelle muoiono? , e Hubble scopre una strana collezione di nane bianche... nani .
La fine dell'universo parte 1 e Parte 2 ci sono episodi di Astronomy Cast che vale la pena ascoltare, così come lo sono La vita del sole e La vita di altre stelle .
Riferimenti:
NASA
NASA: L'età dell'universo
Wikipedia