Több milliárd év múlva, amikor a nap a végső halálos pillanatban van (vagyis azután, hogy már elpárologtatta a Földet), héliummagja önmagában összeomlik, és egy erősen összenyomott izzó gázgolyóvá válik, amelyet fehér törpének neveznek. .
De miközben ezek a csillag sírkövek már a galaktikus tájunkat pontozják, belső tereik továbbra is rejtvényt jelentenek a fizikában - ami nem meglepő, tekintettel arra, hogy milyen furcsaak.
A közelmúltban egy kutató bonyolult modellt készített egy fehér törpe belső oldalának "nézésére". És képzeld csak? Ezek a kozmikus furcsagolyók szégyenteljessé tehetik a földi szarvasgomba, mivel úgy tűnik, hogy krémes központjuk tele van egzotikus kvantumfolyadékokkal.
Az egyszer büszke csillag
A csillagokhoz hasonló csillagok energiájukat azáltal kapják, hogy a hidrogént a magok mélyén héliumba olvadják. Ez az energiatermelés nem maradhat örökké - végül a rendelkezésre álló hidrogén elfogy és a párt leáll. De életük végén a csillagok rövid időre visszakapcsolhatják a lámpákat hélium elégetésével, és egy semleges, halott szén- és oxigénmagot hagyhatnak hátra.
De a kicsi csillagoknak, mint például a nap, nincs elegendő gravitációs képessége ahhoz, hogy a szén és az oxigén nehezebb elemekké alakuljon, mint például magnézium vagy vas, és így meghalnak, kifelé fordítva magukat, és atmoszférájukat szépsé (vagy gory-ra, szempontból) bolygó-köd.
A szén és az oxigén magja hátramarad, a csillag tömegének jelentős része a Földnél nem nagyobb magban reteszelődik. Amikor a csillagászok először felfedezték ezeket a furcsa tárgyakat - manapság fehér törpékként ismertek -, úgy gondolták, hogy lehetetlenek; számított sűrűségük egymilliárdszorosára emelkedik, mint a mi levegőnk. Hogyan lehet valami ilyen szélsőséges sűrűséggel, és nem pusztán pusztán saját szörnyű súlya alatt?
A fehér törpék azonban nem lehetetlenek, és a 20. század elején az elméleti betekintés megoldotta azt a rejtélyt, hogy hogyan létezhetnek a fehér törpék. A válasz kvantummechanika formájában érkezett, és felismerése, hogy a nagy sűrűségű természet egyszerűen fogalmazva nagyon furcsa. Fehér törpe esetén csak egy bizonyos számú elektron lehet csomagolva. Mivel ezek a forgó elektronok taszítják egymást, együttesen elegendő nyomást teremtenek ahhoz, hogy a holt csillagokat léggömbként tartsák fenn, még a szinte elsöprő gravitációs erőkkel szemben is.
És így a csillagok holttestei milliárd éven át élhetnek.
Krémmel töltött központok
Míg ezek a korai számítások megmutatták, hogy létezhetnek a fehér törpék univerzumunkban, az asztrofizikusok tudták, hogy az egyszerű leírások nem fedik le teljesen az ilyen egzotikus magokban zajló eseményeket. Végül is ez egy olyan állapot, amely a földi laboratóriumok és kísérletek számára teljesen hozzáférhetetlen - ki tudja, milyen furcsa játékokkal tud felkelni a természet a mélyen ezekben a halott szívekben?
A fizikusok és a csillagászok egyaránt évtizedek óta gondolkodnak a fehér törpék belső tereiről, és egy nemrégiben az arXiv előzetes folyóiratban megjelenő cikkben egy orosz elméleti fizikus egy új modellt javasolt a fehér törpék mélymagjaira vonatkozóan, részletesebben ismertetve, hogyan modelljeik a korábbi munkákon alapulnak és azoktól eltérnek, és hogy a megfigyelők miként tudják megmondani, hogy az új modellje pontos-e.
Ebben az új modellben a tudósok a fehér törpe magját csak egyetlen fajta nehéz töltésű magokból szimulálták (ez nem teljesen pontos, mivel a fehér törpe több elem keveréke, például szén és oxigén, de ez egy elég jó kiindulási pont), ezeket a részecskéket egy vastag elektronlevesbe merítve.
Ez a felállítás azt feltételezi, hogy a fehér törpék elég melegek ahhoz, hogy folyékony belsővel rendelkezzenek, ami ésszerű feltételezés, tekintve, hogy amikor születnek (vagy inkább, amikor végre megvilágosodnak a fogadó csillag halála után), hőmérséklete is jó meghaladja a millió fokot kelvinjein.
A fehér törpe legkülső rétegeit egy tiszta vákuum hideg környezetének teszik ki, amely lehetővé teszi a hidrogén leülepedését a felületre, így könnyű, vékony légkört kapnak. És a szélsőséges időkben a fehér törpék lehűlnek, végül óriási kristályt képeznek, de ez elég hosszú ahhoz, hogy a fehér törpék nagyrészt egzotikus kvantumszén-dioxiddal és oxigénnel vannak feltöltve, tehát a tanulmányban használt modell viszonylag pontos a fehér törpe élettartama nagy részének.
Aláírási felületek
Mivel a fehér törpe belek az univerzum egyik legszokatlanabb környezetét képviselik, azok tanulmányozása feltárhatja a kvantummechanika mély tulajdonságait extrém körülmények között. De mivel a tudósok soha nem remélhetik, hogy egy közeli fehér törpébe kötöttek, hogy élelmezés céljából behozhassák, hogyan lehetne pillantást vetni a motorháztető alá?
Az új modell kutatói megmutatták, hogy a fehér törpék által kibocsátott fény mennyire lehet különféle hő. A fehér törpe önmagában nem termel hőt; intenzív hőmérséklete a szélsőséges gravitációs nyomás következménye, amelyekkel a csillagok belsejében szembesültek. De amint a fogadó csillag elfúj, és kitéve az űrnek, intenzíven ragyog - az első néhány ezer évben a nagy felfedésük után olyan forróak, hogy röntgen sugárzást bocsátanak ki.
De lehűlnek, miközben olyan lassan folynak el, és hőként szivárognak ki, mint sugárzás az űrbe. És elég sokáig figyeltük a fehér törpéket, hogy évek és évtizedek folyamán láthatjuk őket lehűlni. Az, hogy milyen gyorsan hűlnek le, attól függ, hogy a csapdába esett hő mennyire képes kijutni a felszínükhöz - ez viszont függ a belek pontos jellegétől.
Egy másik olyan elem, amelyet a kutatók bebizonyítottak arra, hogy a fehér törpék belsejében próbálkozzanak, az állandóan enyhe hulláma. Akárcsak a szeizmográfiát használják a Föld magjának tanulmányozására, a fehér törpe sminkje és jellege megváltoztatja azt, hogy a rezgések hogyan mutatják magukat a felszínen.
Végül felhasználhatjuk a fehér törpék populációit, hogy utalást kapjanak belső tereikről, mivel tömegeik és méretük közötti kapcsolat a belső tereiket irányító pontos kvantum-mechanikai viszonyoktól függ.
Különösen, az új kutatás azt sugallja, hogy a legtöbb fehér törpe gyorsabban lehűl, mint régen gondoltuk, valamivel ritkábban rezegni, mint amit a régebbi modellek javasolnak, és kissé nagyobb a vártnál, mint ha nem vesszük figyelembe ezt a reálisabb modellt. A csillagászok feladata, hogy elég pontos méréseket végezzenek, hogy megtudják, valóban megértjük-e ezeket az egzotikus környezeteket, vagy szükségünk van-e újabb repedésre.
- 8 módszer, ahogyan láthatja Einstein relativitáselméletét a való életben
- 11 izgalmas tény a Tejút-galaxisunkról
- A 11 legnagyobb megválaszolatlan kérdés a sötét anyaggal kapcsolatban
Paul M. Sutter asztrofizikus a Az Ohio Állami Egyetem, házigazda Kérdezz egy űrhajóstól és Space Radio, és a Helyed az univerzumban.
