Er Jorden en hvid dværg? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Astrofysik > Er Jorden en hvid dværg?

21. december 2011

Er Jorden en hvid dværg?

Hej Spørg om Fysik
Min fysiklærer og jeg er ikke helt enige om Jordens oprindelse. Han mener, at Jorden engang var en sol, en lille sol som hverken blev til en supernova eller en rød kæmpe, men blot en hvid dværg. Det er altså en hvid dværg vi lever på i dag.

Dette kan bevises ved, at Jordens kerne er flydende ligesom en stjerne. Selv mener jeg, at Jorden blev til i en sky af støv og gas, og den nyfødte Jord begynder at kredse om solen.

Det er to meget forskellige forklaringer på Jordens fødsel, og jeg vil gerne have hjælp til afklaring.

Med venlig hilsen
MEAE 

Jorden er en planet, dvs. en pænt stor klode, som kredser omkring en stjerne, Solen. Planeter lyser kun ved at reflektere lys fra deres stjerne, hvorimod stjerner selv producerer lys.

Planter vedbliver at være planeter og omdannes ikke til stjerner. Stjerner vedbliver at være stjerner, men ændrer sig gennem deres livscyklus - præcist hvordan, afhænger af hvad stjernens masse er.

Rød kæmpe, Betelgeuse, 1300 lysår væk i Orions skulder

Når vores egen sol, om ca. 4,5 milliarder år ender deres normale tilværelse, sker det i flere tempi. Det gælder også stjerner med tilsvarende masse. Når brinten er ved at være brændt op ved fusion i solcentrum, og omdannet til noget tungere atomer, går et antal nye processer i gang, som bl.a. laver kulstof og ilt, og efterhånden vil lave grundstoffer - i princip op til jern.

Samtidigt svulmer solen op, og når ud til omkring jordbanen, og bliver det man kalder en rød kæmpe. Efter en forholdsvis kort tid i denne ret store tidsskala, er der ikke meget mere energi at producere, og den røde kæmpe falder sammen og bliver til en hvid dværg. Samtidigt ophører fusionsprocesserne inden i stjernen. Den hvide dværg er varm, fordi massen på forhånd var varm, og fordi processen, hvor den styrter sammen under tyngdens indflydelse, skaber varme. Det der holder solen oppe, og holdt den røde kæmpe oppe, var netop energistrømmen fra fusionen i centrum ud igennem stjernen. I løbet af milliarder af år køler den hvide dværg så af, og ender som en kold klump stof i universet.

Der er ikke hvide dværge, der er tungere end ca. 1,4 solmasser (massen af solen  er 1,989 * 1030 kg, det vil sige 30 nuller efter tallet foran).

Er stjernen tungere end ca. 1,4 solmasser bliver den en supernova (type 1a), en stjerne som eksploderer voldsomt og sender en del af massen ud i rummet, derefter falder selve reststjernen sammen, og bliver en neutronstjerne og siden et sort hul.

Hvid dværg, Sirius B (lille prik forneden tv), den kraftige Sirius A, 8,6 Lysår væk, dobbeltstjerne

Er et himmellegeme under 0,08 gange solmassen eller 75 gange den tungeste planet i vort solsystem, Jupiter, ender den tilværelsen uden at nå at blive stjerne, som en såkaldt brun dværg.

En hvid dværg har en masse som for de fleste er i området 0,5 til 0,7 gange solens masse, men de kan være op til 1,3 gange solmassen. Dermed bliver densitet (massefylde) meget høj, idet den hvide dværg er på størrelse med jorden, radius imellem 0,008 og 0,02 gange solens radius (radius af jorden ca. 6400 km, solens nuværende radius 6,96 * 108 km)). Vands densitet er 1000 kg/m3, densiteten i solens centrum er omkring 150 000 kg/m3, densiteten af stoffet i en hvid dværg omkring 1 000 000 000 kg/m3 og kernen på en neutronstjerne omkring 1017 - 1018 kg/m3.  Den hvide dværg består for størstedelen af kulstof og oxygen i kernen, men ikke som kemisk bundne stoffer, men som plasma dvs. ikke bundne atomer og elektroner i en suppe. Den indre temperatur ligger omkring 10 millioner grader overfladen i størrelsesorden 10 000 grader. Kølingen sker langsomt ved stråling og ligger omkring en sænkning på 500 grader af overfladetemperatur på 1-1,5*109 år. I løbet af en tid sammenlignelig med universets alder, bliver den hvide dværg til en sort dværg, et mørk afkølet legeme som bevæger sig rundt i universet.

Der er mange solsystemer, der har to sole, dvs. det man kalder dobbeltstjerner. Det har vores eget solsystem ikke. Den største planet er Jupiter, som er 318 gange tungere end jorden, men stadig alt for lille til at kunne skabe fusion i centeret, og altså ikke en sol. Der er altså ikke i vort solsystem nogen hvide dværge iblandt planeterne.

Jorden og de øvrige planeter blev dannet ved, at de blev kondenseret ud af den sky af gasser og faste stoffer, som lå omkring den nyskabte sol, efter at den var kondenseret ud af støv og støvskyen. Planeterne er altså resterne af den sky, som skabte solen.

Med venlig hilsen
Kristian Pedersen
Malte Olsen