Ein schwarzer Zwerg ist die hypothetische Entwicklung eines Sterns vom Typ eines weißen Zwergs , der sich ausreichend abgekühlt hat, um kein sichtbares Licht mehr zu emittieren . Bisher wurde kein solcher Stern entdeckt, da das Universum zu jung ist, als dass ein weißer Zwerg Zeit gehabt hätte, sich abzukühlen und sich in einen schwarzen Zwerg zu verwandeln.
Selbst in den Tagen, in denen schwarze Zwerge existieren werden, wird es äußerst schwierig sein, sie zu erkennen, da sie Wärmestrahlung bei einer Temperatur emittieren, die kaum über der der fossilen Mikrowellenstrahlung liegt . Eine der einzigen Möglichkeiten, sie zu erkennen, ist ihr Gravitationseinfluss .
Wenn das Universum 10 67 Jahre alt wird, werden die letzten Schimmer des letzten Sterns gelöscht, es wird nur schwarze Zwerge geben, eine Art nachweißer Zwerg, der zu kalt und nicht sehr leuchtend ist, wie ein Kohlenbecken, das sich abkühlt, um zu enden in Asche. Schwarze Zwerge sind Kugeln aus verrottender Materie. Die schwarzen Zwerge werden sich in Strahlung zersetzen und sich im Kosmos zerstreuen, und es wird kein Atom der Materie mehr übrig sein (siehe Zukunft eines expandierenden Universums ) .
Für den Physiker Mat Caplan können sich Quantenphänomene in einem massiven schwarzen Zwerg manifestieren. Die Materie wird dort so komprimiert, nachdem der ursprüngliche Stern seine leichten Elemente verschmolzen oder ausgestoßen hat, dass die Kerne selbst bei sehr niedriger Temperatur verschmelzen. Diese als "pyknonukleare Fusion" bekannte Hochdruck-Kaltfusion ermöglicht es zwei positiv geladenen Kernen, die Abstoßungskraft dank des Tunneleffekts zu überwinden . Allmählich überschreiten die positiven Kerne die Potentialbarriere und verschmelzen. Diese Fusionen sind außerordentlich langsam. Es kann Hunderte von Millionen von Jahren dauern, bis zwei Sauerstoffkerne zu Silizium oder zwei Siliziumkerne zu Eisen verschmolzen sind. Seit mindestens 10.100 Jahren erstreckt sich die Umwandlung der Atome von Sauerstoff, Neon und Magnesium in Eisen vom Kern bis zur Peripherie in einer Art kugelförmiger "Hot Front". Unterhalb der Frontlinie befindet sich Eisen .
Es ist möglich, dass die massereicheren schwarzen Zwerge aufwachen. In diesem Szenario können die in der Materie vorhandenen freien Elektronen aufgrund des Pauli-Ausschlussprinzips nicht begrenzt werden. Sie üben eine Druckkraft gegen die Schwerkraft aus, die die Materie zum Zentrum hin zieht. Die Kernkernfusion verbraucht Elektronen, wodurch die der Schwerkraft entgegengesetzte Kraft verringert wird. Die Schwerkraft gewinnt, wenn die Kerndichte 1.200 t / cm 3 erreicht und der Schwarze Zwerg auf sich selbst zusammenbricht. Das Herz zieht sich zusammen und erwärmt sich, wodurch die peripheren Schichten vom Herzen abprallen. Der schwarze Zwerg explodiert in eine schwarze Supernova und erzeugt blendendes Licht in einem bereits kalten und toten Universum. Die peripheren Schichten werden ausgeworfen und hinterlassen in der Mitte ein kleines warmes Herz, einen neuen weißen Zwerg, der sich abkühlt, ohne zu explodieren, und wieder zu einem schwarzen Zwerg oder einem Neutronenstern wird. Der wahrscheinliche Zerfall der Protonen würde jedoch lange vorher zu einem Massenverlust des Sterns führen, der verhindern würde, dass er pynonukleare Prozesse erreicht.
Der Begriff "schwarzer Zwerg" wurde früher verwendet, um das zu bezeichnen, was heute als brauner Zwerg bekannt ist . Die beiden Einheiten sind sehr unterschiedlich: ein schwarzer Zwerg ist, in einer Weise, die letzte Stufe eines weißen Zwerg, während ein brauner Zwerg ist ein substellare Objekt , das hat keine ausreichende Masse zu beginnen oder aufrechtzuerhalten , die Reaktionen erreicht die Kernfusion , der nimmt Platz in einem Stern.