백색 왜성이 검은 왜성으로 식는 데 얼마나 걸립니까?

나는 백색 왜성에 대해 읽고 있었고이 문장을 보았습니다.

에너지 원이 없으면 흰색 왜성이 수십억 년 동안 검은 왜성으로 냉각됩니다. ^[1]

나는에 대한 위키 백과 페이지로 보았다 그러나, 백색 왜성 , 그것은 말한다

백색 왜성이이 상태에 도달하는 데 걸리는 시간은 현재 우주의 나이 (약 138 억 년)보다 길 것으로 계산 되었기 때문에 아직 검은 왜성이 존재하지 않는 것으로 생각됩니다.

그렇다면 어느 것이 사실입니까?

그리고 검은 왜성에 대한 올바른 정의는 무엇입니까?

참고 문헌 :

[1] 입문 천문학과 천체 물리학. Zellik, M. Gregory, S. 4th edition. 브룩스 / 콜. 1998

나는 당신이 필요한 것이 Wikipedia 에 있다고 생각합니다 . "방사 및 냉각"섹션에서 "냉각 속도는 추정되었습니다 ... 초기 온도가 7140K로 냉각되는 데 약 15 억 년이 걸린 후 약 500K를 더 냉각하면 약 0.3 억이 걸립니다." 몇 년이 걸리지 만 약 500K의 다음 두 단계는 ... 먼저 0.4 년이 지난 다음 11 억 년이 걸립니다. "

한 가지 테이크 아웃은 냉각 속도 (고정 된 온도 변화, 즉 500K마다)가 비선형 적으로 증가하고 있다는 것입니다. 냉각은 확산 공정에 의해 제어되기 때문입니다. 따라서 저온에서 500K를 식히려면 과거보다 훨씬 오랜 시간이 걸립니다.

누군가가 의견에서 말했듯이, 검은 왜성에 대한 정확한 정의는 없습니다. 그래서 나는 그들이 컷오프를 어떻게 정의하는지 이해하지 않고 누가 옳고 그른지 말하지 않을 것입니다.

그러나 대략 색 온도가 가시 파장을 초과하는 수준 (예 : 7000 A 또는 <4000 K)을 초과하는 수준으로 대략적으로 정의하고 약 5500K에서 추정하고 속도를 가정하여 위에서 언급 한 정보를 따르는 경우 500K의 변화는 이전 단계에서와 같이 일정합니다 (즉, 11 억 년이 걸리는 6000에서 5500K로). 우리는 약 5500에서 4000K로 30 억 년 동안 냉각의 상한을 얻습니다. 초기 온도에서 5500K까지 약 20 억 년을 더하면 초기 상태에서 약 4000K까지 백색 왜성에 대해 50 억 년이 넘습니다. 비선형 성을 고려하십시오.

(단계 6000-5000 K에 의해 암시되는 각 단계에서 10 억 년씩 증가한다고 가정하여 비선형 성 효과를 근사 할 수도 있습니다.이를 통해 하한은> 70 억 년입니다.)

우주의 나이는 130 억 년이기 때문에, 당신은 검은 왜성이 존재한다고 생각하든 그렇지 않든 i) 정의, ii) 냉각 속도 및 iii) 변화 (차가운 백색 왜성이있을 수 있음) 또는 일반 인구보다 더 나은 냉각을 지원하는 환경에 거주).

나는 "검은 왜성 (black dwarf)"에 대해 허용 된 정의가 없다고 생각합니다. 그것은 과학 문헌에서 사용되는 용어가 아닙니다.

인터넷에서 유통되는 것으로 보이는 대중적인 정의는 그것이 백색의 난쟁이라서 더 이상 스펙트럼의 가시 광선 부분에서 방사선을 방출하지 않을 정도로 냉각되었다는 것입니다. 그러나 이것은 실행 불가능한 이론적 정의입니다. 가장 멋진 물체조차도 스펙트럼의 광학 부분에서 약간의 방사선을 방출 합니다. 물체의 감지 가능 여부는 물체의 크기와 물체가 얼마나 멀리 있는지에 달려 있습니다.

만약 검은 왜성에 가시 광선 파장에서 관찰되지 않거나 관찰 할 수 없다는 실질적인 정의가 주어진다면, 그러한 물체는 이미 존재한다. Kaplan et al. (2014) 는$\sim 1M_{\odot}$$M_R>19.1$

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

따라서 위의 정의를 기꺼이 받아들이면 약 100 억 년 동안 거대한 백색 왜성이 냉각되어 검은 왜성이 발생할 수 있습니다. Kaplan et al.의 논문에서 취한 아래 그림. (2014), 수소 분위기의 거대한 백색 왜성에 대한 일부 냉각 모델을 보여줍니다. 100 억년 안에 3000K 이하로 쉽게 냉각됩니다.

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

관련 미분 방정식은 열 에너지 변화율이 광도 와 같다는 것입니다

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

$T_s \sim t^{-7/20}$

나는 모든 대답의 가장 중요한 부분은 Rob Jeffries가 말했듯이 "검은 색 왜소한 것"은 천문학에서는 사실이 아니며, 그것이 당신이 얼마나 오래 걸리는지에 대한 다른 대답을 얻는 이유라고 생각합니다. 하나. 다른 사람들은 하나가되기위한 다른 문턱을 내 놓습니다.

나는 3000K가 너무 뜨거워서 검은 것을 부를 수 없다고 주장합니다. 빛나는 전구의 필라멘트는 그것보다 시원합니다. 에 따르면Wikipedia , "가상적으로 모든 고체 또는 액체 물질은 약 798K (525 ° C) (977 ° F)에서 약간 둔한 붉은 색으로 빛나기 시작합니다." 그 온도로 식히는 데 필요한 이론적 시간에 대한 참조를 찾을 수 없었습니다.