Сколько времени требуется, чтобы белый карлик остыл до черного карлика?

Я читал на белых карликах и наткнулся на это предложение:

Без источников энергии белый карлик охлаждается до черного карлика за несколько миллиардов лет. ^[1]

Однако, когда я заглянул на страницу Википедии о Белом карлике , там написано

Поскольку рассчитывается, что время, которое требуется белому карлику для достижения этого состояния, больше, чем текущий возраст вселенной (приблизительно 13,8 миллиарда лет), считается, что черных карликов еще не существует.

Так что это правда?

И каково правильное определение черного карлика?

Ссылки:

[1] Вступительная астрономия и астрофизика. Зеллик, М. Григорий, с. 4-е издание. Brooks / Cole. 1998

Я думаю, что вам нужно здесь в Википедии . В разделе «Излучение и охлаждение» говорится: «Скорость охлаждения была оценена ... После того, как первоначально потребовалось примерно 1,5 миллиарда лет для охлаждения до температуры поверхности 7140 К, охлаждение еще примерно на 500 К ... занимает около 0,3 миллиарда». лет, но следующие два шага около 500 К ... займет сначала 0,4, а затем 1,1 миллиарда лет. "

Одним из выводов является то, что скорость охлаждения (что дает фиксированное изменение температуры, т. Е. Каждые 500 К) увеличивается нелинейно. Это связано с тем, что охлаждение регулируется диффузионным процессом. Таким образом, при низкой температуре для охлаждения на 500 К потребуется больше времени, чем в прошлом.

Как кто-то сказал в комментарии, нет точного определения черного карлика. Итак, я бы не сказал, кто прав или нет, не понимая, как они определяют отсечение.

Однако, если вы приблизительно определили, что он находится на уровне, на котором его цветовая температура выходит за пределы видимой длины волны (то есть> 7000 А или <4000 К), и если вы следуете информации, упомянутой выше, экстраполируя примерно от 5500 К и предполагая скорость изменение 500 К является постоянным, как и на предыдущем шаге (то есть, с 6000 до 5500 К, что занимает 1,1 миллиарда лет), приблизительно мы получаем верхний предел охлаждения от 5500 до 4000 К, равный 3 миллиардам лет. Добавляя около 2 миллиардов лет назад от начальной температуры до 5500 К, мы имеем> 5 миллиардов лет для белого карлика от его исходного состояния до примерно 4000 К. Обратите внимание, что 5 миллиардов - это нижний предел, потому что мы не рассмотреть нелинейность.

(Обратите внимание, что вы также можете аппроксимировать эффект нелинейности, предполагая приращение в 1 миллиард лет на каждом шаге, подразумеваемое шагом 6000-5000 К. При этом нижний предел будет> 7 миллиардов лет.)

Поскольку возраст Вселенной составляет 13 миллиардов лет, верите ли вы в существование черного карлика или нет, это зависит от i) определения, ii) скорости охлаждения и iii) вариации (что означает, что белый карлик мог родиться крутым). или жить в среде, которая поддерживает лучшее охлаждение, чем обычное население).

Я не думаю, что есть общепринятое определение «черного карлика» - это не термин, используемый в научной литературе.

Популярное определение, которое, кажется, циркулирует в Интернете, состоит в том, что это белый карлик, который остыл до такой степени, что он больше не испускает никакого излучения в видимой части спектра. Но это неосуществимое теоретическое определение. Даже самые крутые объекты испускают некоторое излучение в оптической части спектра; будет ли он обнаружен, будет зависеть от размера объекта и от того, насколько далеко он от нас.

$\sim 1M_{\odot}$$M_R>19.1$

$\sim 0.6M_{\odot}$$\sim 4000$

Таким образом, если вы счастливы принять приведенное выше определение, то черные карлики могут появиться в результате охлаждения массивных белых карликов примерно через 10 миллиардов лет. График ниже, взятый из статьи Kaplan et al. (2014), показывает некоторые модели охлаждения для массивных белых карликов с водородной атмосферой. Они легко остывают ниже 3000 К в течение 10 миллиардов лет.

$\propto T^3$$\propto T^{3.5}$$T$$\propto T_s^4$$T_s$

$dT_s/dt \propto -T_s^{3/7}$$T_s \sim -t^{7/4}$

$T_s \sim t^{-7/20}$ , и счетов за резкое «колено» в начале охлаждения Дебай.

Я думаю, что самая важная часть любого ответа заключается в том, что, как сказал Роб Джеффрис, «черные карлики» на самом деле не являются предметом астрономической литературы, и я подозреваю, что по этой причине вы получаете разные ответы о том, сколько времени требуется, чтобы стать один. Разные люди придумывают разные пороги для того, чтобы стать одним.

Я бы сказал, что 3000 К слишком жарко, чтобы назвать что-то черным. Накаливание светящейся лампочки круче, чем это. Согласно Википедии , «практически все твердые или жидкие вещества начинают светиться при температуре около 798 К (525 ° С) (977 ° F) с слегка тусклым красным цветом». Я не смог найти ссылку на теоретическое время, необходимое для охлаждения до этой температуры.