Una enana negra es una enana blanca que se ha enfriado a la temperatura del fondo cósmico de microondas, por lo que es invisible. A diferencia de las enanas rojas, las enanas marrones y las enanas blancas, las enanas negras son completamente hipotéticas.
Una vez que una estrella ha evolucionado para convertirse en una enana blanca, ya no tiene una fuente interna de calor y brilla solo porque todavía está caliente. Como algo sacado del horno, si se deja solo, una enana blanca se enfriará hasta que tenga la misma temperatura que sus alrededores. A diferencia de la cena de esta noche, que se enfría por convección, conducción y radiación, una enana blanca se enfría solo por radiación.
Debido a que es la presión de degeneración de electrones lo que evita que se colapse para convertirse en un agujero negro, una enana blanca es un fantástico conductor del calor (de hecho, ¡la física de los gases de Fermi explica la conductividad de las enanas blancas y los metales!). Por lo tanto, la rapidez con que se enfría una enana blanca es fácil de calcular ... depende solo de su temperatura inicial, masa y composición (la mayoría son carbono más oxígeno; algunos pueden ser predominantemente oxígeno, neón y magnesio; otros helio). Ah, y como al menos parte del núcleo de una enana blanca puede cristalizarse, la curva de enfriamiento tendrá un pequeño golpe entonces.
El universo tiene solo 13.7 mil millones de años, por lo que incluso una enana blanca se formó hace 13 mil millones de años (poco probable; las estrellas que se convierten en enanas blancas tardan mil millones de años, más o menos, para hacerlo) todavía tendría una temperatura de unos pocos miles grados La enana blanca más fría observada hasta la fecha tiene una temperatura de poco menos de 3.000 K. Un largo camino por recorrer antes de convertirse en una enana negra.
Determinar cuánto tiempo le tomaría a una enana blanca enfriarse a la temperatura del CMB es bastante complicado. ¿Por qué? Debido a que hay muchos efectos interesantes que pueden ser importantes, efectos que aún no podemos modelar. Por ejemplo, una enana blanca contendrá algo de materia oscura, y al menos parte de eso puede descomponerse, durante períodos de miles de millones de años, generando calor. Quizás los diamantes no son para siempre (los protones también pueden descomponerse); Más calor. Y el CMB también se está enfriando todo el tiempo, a medida que el universo continúa expandiéndose.
De todos modos, si decimos, arbitrariamente, que a 5 K una enana blanca se convierte en una enana negra, entonces tomará al menos 10 ^ 15 años para que se forme una.
Una cosa más: ninguna enana blanca está totalmente sola; algunos tienen compañeros binarios, otros pueden deambular a través de una nube de polvo ... la masa que cae también genera calor, y si se acumula suficiente hidrógeno en la superficie, puede explotar como una bomba de hidrógeno (¡eso es lo que son las novas!), calentando a la enana blanca bastante.
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The End of the Universe Parte 1 y Parte 2 son episodios de Astronomy Cast que vale la pena escuchar, al igual que The Life of the Sun y The Life of Other Stars.
Referencias
NASA
NASA: Age of the Universe
Wikipedia
