ดาวแคระดำ

ดาวแคระดำ คือ สมมุติฐานว่าเป็นซากดาวซึ่งเกิดขึ้นจากการที่ดาวแคระขาวมีพลังงานไม่มากพอที่จะปลดปล่อยความร้อนหรือแสงสว่างอย่างสำคัญ เนื่องจากเวลาที่ดาวแคระขาวจะมาถึงขั้นนี้ได้จากการคำนวณพบว่าจะต้องใช้เวลาไม่ต่ำกว่าอายุปัจจุบันของเอกภพ คือ 13,700 ล้านปี จึงไม่พบดาวแคระดำในเอกภพในขณะนี้ และอุณหภูมิของดาวแคระขาวที่ต่ำสุดก็มีข้อจำกัดในการสังเกตอายุของเอกภพ อย่างไรก็ตาม การยืดตัวของเวลาจากการเย็นตัวลงของดาวแคระอาจทำให้เกิดดาวแคระดำได้ ดาวแคระขาว คือ สิ่งที่เหลือจากดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลักที่มีมวลน้อยหรือปานกลาง (ต่ำกว่าราว 9-10 เท่าของมวลดวงอาทิตย์) หลังจากมันได้ขับหรือฟิวชั่นธาตุทั้งหมดเมื่อมันมีอุณหภูมิสูงพอ ดาวแคระขาวก็เป็นทรงกลมหนาแน่นของสสารเสื่อมอิเล็กตรอนที่เย็นตัวลงอย่างช้า ๆ โดยการแผ่รังสีความร้อน และจะกลายมาเป็นดาวแคระดำในที่สุด หากดาวแคระดำเกิดขึ้นจริง ดาวเหล่านี้ก็คงจะยากที่จะค้นหา เนื่องจากตามการจำกัดความ ดาวแคระดำมีการปลดปล่อยรังสีออกมาน้อยมาก มีทฤษฎีหนึ่งที่บอกว่ามันอาจถูกตรวจพบได้โดยอิทธิพลแรงโน้มถ่วงของมัน

เนื่องจากวิวัฒนาการในอนาคตอันไกลของดาวแคระขาวขึ้นอยู่กับคำถามทางฟิสิกส์ อย่างเช่น ธรรมชาติของสสารมืด และความเป็นไปได้และอัตราของการสลายอนุภาคโปรตอน ซึ่งยังเข้าใจอย่างจำกัด จึงไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าดาวแคระขาวจะใช้เวลาเท่าใดจึงจะเย็นตัวลงเป็นดาวแคระดำ^{, § IIIE, IVA.} บาร์รอว์และไทเพลอร์ประมาณว่าจะใช้เวลา 10¹⁵ ปีที่จะทำให้ดาวแคระขาวมีอุณหภูมิลดลงเหลือ 5,000 เคลวิน อย่างไรก็ตาม หากอนุภาคมวลสูงที่ทำปฏิกิริยาแบบอ่อนมีอยู่จริง ก็มีความเป็นไปได้ที่ปฏิกิริยากับอนุภาคเหล่านี้จะทำให้ดาวแคระขาวบางดวงมีอุณหภูมิสูงกว่านี้เป็นเวลาอย่างน้อย 10²⁵ ปี^{, § IIIE.} หากโปรตอนไม่มีความเสถียร ดาวแคระขาวจะสามารถเก็บรักษาความร้อนได้โดยพลังงานที่ปลดปล่อยจากการสลายอนุภาคโปรตอน สำหรับข้อสันนิษฐานว่าช่วงชีวิตของโปรตอน คือ 10³⁷ ปี อดัมส์และลาฟลินคำนวณว่าการสลายอนุภาคโปรตอนจะเพิ่มอุณหภูมิพื้นผิวของดาวแคระขาวมีอายุที่มีมวลเท่ากับดวงอาทิตย์ไปประมาณ 0.06 เคลวิน ถึงแม้ว่าจะไม่มาก แต่ก็เป็นที่คาดกันว่าจะเป็นอุณหภูมิที่สูงกว่ารังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลจะมีในอีก 10³⁷ ปีในอนาคต^{, §IVB.}

ชื่อ "ดาวแคระดำ" ยังสามารถหมายถึงวัตถุกึ่งดาวที่ไม่มีมวลมากพอ (ต่ำกว่า 0.08 เท่าของมวลดวงอาทิตย์) เพื่อที่จะคงนิวเคลียร์ฟิวชั่นเผาผลาญไฮโดรเจนที่แกนกลาง วัตถุเหล่านี้เป็นที่รู้จักกันว่า ดาวแคระน้ำตาล คำที่ประดิษฐ์ขึ้นในคริสต์ทศวรรษ 1970