Przykład gwiazdy białego karła

Niektóre gwiazdy stają się białymi karłami pod koniec swojego życia. Gwiazda w tej fazie swojego istnienia jest supergęsta; może mieć masę słoneczną, a jednocześnie być wielkości Ziemi. Jedną z pierwszych obserwowanych gwiazd białego karła jest towarzysz Syriusza w konstelacji Wielkiego Psa. Dwie gwiazdy, które tworzą układ podwójny, znane są jako Syriusz A i Syriusz B.

W ciągu swojego życia gwiazda taka jak Słońce w końcu spala całe swoje paliwo jądrowe, a siła grawitacji powoduje jej zapadanie się. Jednocześnie jej zewnętrzne warstwy rozszerzają się, a gwiazda staje się czerwonym olbrzymem. Temperatura w jądrze gwiazdy na tym etapie pozostaje wysoka, a jądro staje się supergęste, gdy grawitacja nadal go kompresuje, a procesy jądrowe zaczynają przekształcać hel w węgiel i cięższy elementy. Zewnętrzna warstwa czerwonego olbrzyma w końcu rozszerza się do mgławicy planetarnej, pozostawiając gorące, gęste jądro, którym jest gwiazda białego karła.

Zanim czerwony olbrzym stał się białym karłem, fuzja ustała, a gwiazda nie ma wystarczająco dużo energii, aby przeciwdziałać sile grawitacji. W konsekwencji materia staje się tak ściśnięta, że ​​wszystkie poziomy energii są wypełnione elektronami, a zasady mechaniki kwantowej zapobiegają dalszemu kurczeniu się. Z powodu tego procesu istnieje granica masy białego karła: 1,4 masy Słońca. Grawitacja powierzchniowa jest 100 000 razy większa niż na Ziemi, a atmosfera, która składa się głównie z lekkich gazów, takich jak wodór i hel, jest przyciągana bardzo blisko powierzchni.

Astronom i matematyk Friedrich Bessel postawił hipotezę o istnieniu Syriusza B w 1844 roku, opierając się na obserwacjach znacznie bardziej widocznego Syriusza A. Astronom Alvan Clark jako pierwszy zobaczył go w 1862 roku. Obserwacja jest trudna, ponieważ jest bliżej Syriusza A niż Merkurego do Słońca i jest o 8200 słabszy niż Syriusz A. Mając średnicę zaledwie 0,008 średnicy Słońca, jest nawet mniejsza od Ziemi, ale jej masa wynosi od 97,8 do 103,4 procent masy Słońca. Jest tak gęsty, że 1 cal sześcienny jego materiału na Ziemi ważyłby 13,6 tony metrycznej (15 ton).

Gdy czerwony olbrzym płonie, to, co zostało z jego paliwa, a rdzeń nadal się kurczy, jego pole grawitacyjne staje się zbyt słabe, aby utrzymać zewnętrzne warstwy gazu i zaczynają odpływać, tworząc coś, co astronomowie nazywają planetarną mgławica. Jednym z przykładów jest malownicza Mgławica Ślimak, popularnie nazywana Okiem Boga, znajdująca się w gwiazdozbiorze Wodnika. Biały karzeł w centrum mgławicy nadal emituje duże ilości promieniowania ultrafioletowego, które podgrzewa gazy w mgławicy i nadaje jej charakterystyczne kolory.