Uma anã preta é uma anã branca que esfriou até a temperatura do fundo cósmico de microondas e, portanto, é invisível. Ao contrário das anãs vermelhas, marrons e anãs brancas, as anãs negras são inteiramente hipotéticas.
Uma vez que uma estrela evoluiu para se tornar uma anã branca, ela não tem mais uma fonte interna de calor e brilha apenas porque ainda está quente. Como algo retirado do forno, deixada sozinha uma anã branca esfriará até atingir a mesma temperatura do ambiente. Ao contrário do jantar desta noite, que esfria por convecção, condução e radiação, uma anã branca esfria apenas pela radiação.
Por ser a pressão de degeneração eletrônica que impede o colapso de se transformar em um buraco negro, uma anã branca é um fantástico condutor de calor (na verdade, a física dos gases Fermi explica a condutividade das anãs brancas e dos metais!). A rapidez com que uma anã branca esfria é fácil de calcular ... depende apenas de sua temperatura, massa e composição iniciais (a maioria é de carbono mais oxigênio; algumas talvez predominantemente oxigênio, néon e magnésio; outras, hélio). Ah, e como pelo menos parte do núcleo de uma anã branca pode se cristalizar, a curva de resfriamento terá um pouco de protuberância nessa época.
O universo tem apenas 13,7 bilhões de anos, então mesmo uma anã branca formada 13 bilhões de anos atrás (improvável; as estrelas que se tornam anãs brancas levam um bilhão de anos, mais ou menos, para fazê-lo) ainda teria uma temperatura de alguns milhares graus. A anã branca mais legal observada até hoje tem uma temperatura de pouco menos de 3.000 K. Um longo caminho a percorrer antes de se tornar uma anã negra.
Determinar quanto tempo levaria para uma anã branca esfriar até a temperatura do CMB é realmente bastante complicado. Por quê? Como existem muitos efeitos interessantes que podem ser importantes, efeitos que ainda não podemos modelar. Por exemplo, uma anã branca conterá alguma matéria escura e, pelo menos, parte disso poderá decair, ao longo de períodos de tempo de quatrilhões de anos, gerando calor. Talvez os diamantes não sejam eternos (os prótons também podem decair); mais calor. E o CMB está ficando mais legal o tempo todo também, à medida que o universo continua a se expandir.
De qualquer forma, se dissermos, arbitrariamente, que a 5 K uma anã branca se torna uma anã preta, levará pelo menos 10 ^ 15 anos para que se formem.
Mais uma coisa: nenhuma anã branca está totalmente sozinha; alguns têm companheiros binários, outros podem passear por uma nuvem de poeira ... a massa infalível também gera calor, e se houver hidrogênio suficiente na superfície, ele pode explodir como uma bomba de hidrogênio (é isso que são as novase!), aquecendo a anã branca bastante.
Mais sobre a Space Magazine: Como uma estrela morre ?, Por que estrelas morrem ?, e o Hubble descobre uma estranha coleção de anãs brancas ... Anãs.
O fim do universo, parte 1 e parte 2, são episódios de elenco de astronomia que valem a pena ser ouvidos, assim como A vida do sol e a vida de outras estrelas.
Referências:
NASA
NASA: Era do Universo
Wikipedia
