Milijardai metų nuo tada, kai saulė yra paskutinėse mirties akimirkose (tai yra, po to, kai ji jau išgaravo Žemę), jos helio šerdis savaime susitrauks, susitraukdama į sandariai suspaustą žėrinčių dujų rutulį, vadinamą balta nykštukė. .
Bet nors šie žvaigždiniai antkapiai jau žymi mūsų galaktikos peizažą, jų interjerai išlieka galvosūkis fizikoje - o tai nenuostabu, atsižvelgiant į tai, kokie jie keistai.
Neseniai tyrėjų pora sukūrė sudėtingą modelį, kaip „pažvelgti“ į baltosios nykštukės vidų. Ir, spėk kas? Šie kosminiai keistai atrodantys žemės trumai gali sugėdinti, nes atrodo, kad jų kreminiai centrai yra pilni egzotiškų kvantinių skysčių.
Kažkada didžiuotis žvaigžde
Žvaigždės, tokios kaip mūsų saulė, gauna savo energiją susiliedamos vandeniliui į helį giliai savo šerdyje. Šis energijos gaminimas negali tęstis amžinai - ilgainiui pasibaigs turimas vandenilis ir vakarėlis sustos. Tačiau artėjant gyvenimo pabaigai, žvaigždės gali trumpam vėl įjungti šviesą, sudegindamos helį, palikdamos inertinę negyvą anglies ir deguonies šerdį.
Tačiau mažoms žvaigždėms, tokioms kaip mūsų saulė, nėra pakankamai gravitacinių savybių, kad būtų galima sulydyti anglį ir deguonį į sunkesnius elementus, pavyzdžiui, magnį ar geležį, todėl jie žūsta, pasisukdami iš vidaus ir išleisdami atmosferą į gražią (arba graudžią, priklausomai nuo jūsų) požiūriu) planetinis ūkas.
Ši anglies ir deguonies šerdis lieka užnugaryje, o nemaža dalis žvaigždės masės yra užrakinta šerdies viduje, ne didesnėje už Žemę. Kai astronomai pirmą kartą atrado šiuos keistus daiktus - dabar žinomus kaip baltosios nykštukės, jie manė, kad jie yra neįmanomi. Apskaičiuotas tankis viršija milijardą kartų daugiau nei oras, kuriuo kvėpuojame. Kaip kažkas galėjo turėti tokį didžiulį tankį ir ne tik sugriūti dėl savo pačios baisaus svorio?
Tačiau baltosios nykštukės nėra neįmanomos, o XX amžiaus pradžios teorinės įžvalgos išsprendė paslaptį, kaip galėjo egzistuoti baltosios nykštukės. Atsakymas buvo pateiktas kaip kvantinė mechanika, ir supratimas, kad esant dideliam tankiui gamta, paprasčiau tariant, yra labai keistas. Baltųjų nykštukų viduje gali būti įpakuotas tik tam tikras skaičius elektronų. Kadangi šie besisukantys elektronai atstumia vienas kitą, jie kartu sukuria pakankamai slėgį, kad negyvos žvaigždės būtų balionuotos ir atlaikytų net beveik didžiąsias gravitacijos jėgas.
Žvaigždžių lavonai gali gyventi trilijonus metų.
Kremais užpildyti centrai
Nors šie ankstyvieji skaičiavimai parodė, kaip baltosios nykštukės gali egzistuoti mūsų visatoje, astrofizikai žinojo, kad paprasti aprašymai nevisiškai užfiksuos tai, kas vyksta tokiose egzotiškose šerdyse. Galų gale, tai yra tokia būsena, kuriai visiškai neprieinamos laboratorijos ir eksperimentai čia, Žemėje - kas žino, kokius keistus žaidimus gamta gali iškęsti giliai šių negyvų širdžių viduje?
Fizikai ir astronomai jau kelis dešimtmečius stebisi baltųjų nykštukų interjerais, o viename naujausiame leidinyje „ArXiv“ pasirodžiusiame leidinyje Rusijos teorinių fizikų pora pasiūlė naują giliųjų branduolių baltosiose nykštukėse modelį, kuriame išsamiai aprašoma, kaip jų modelis remiasi ankstesniu darbu ir nuo jo skiriasi, ir kaip stebėtojai gali pasakyti, ar jų naujasis modelis yra tikslus.
Šiame naujame modelyje mokslininkai imitavo baltosios nykštukės šerdį, sudarytą tik iš vienos rūšies sunkiai įkrautų branduolių (tai nėra visiškai tikslu, nes baltosios nykštukės yra kelių elementų, tokių kaip anglis ir deguonis, mišinys, tačiau tai yra pakankamai geras pradinis taškas), kai šios dalelės yra panardintos į tirštą elektronų sriubą.
Ši sąranka daro prielaidą, kad baltosios nykštukės yra pakankamai šiltos, kad jose būtų skystas interjeras, ir tai yra pagrįsta prielaida, atsižvelgiant į tai, kad gimus jiems (arba, tiksliau, kai jie galutinai atsiskleidžia mirę nuo savo šeimininkų žvaigždžių mirties), jų temperatūra yra gera viršija milijoną laipsnių kelvinų.
Atokiausi baltojo nykštuko sluoksniai yra veikiami gryno vakuumo aplinkos, leidžiančio vandeniliui nusėsti ant paviršiaus, sukuriant lengvą, ploną atmosferą. Ir kraštutiniais laikais baltosios nykštukės atvėsta ir ilgainiui suformuoja milžinišką kristalą, tačiau tai yra pakankamai ilgas atstumas, kad baltosios nykštukės dažniausiai yra užpildytos egzotišku kvantiniu anglies ir deguonies skysčiu, todėl šiame tyrime naudojamas modelis yra santykinai tikslus didelis baltojo nykštuko gyvenimo laikotarpis.
Parašo paviršiai
Kadangi baltųjų nykštukinių žarnos yra viena iš labiausiai neįprastų aplinkų aplinkoje, jų tyrimas galėtų atskleisti kai kurias gilumines kvantinės mechanikos savybes ekstremaliomis sąlygomis. Bet kadangi mokslininkai niekada negali tikėtis virvės šalia esančio baltojo nykštuko, kad galėtų jį atgaivinti, kaip mes galime pasižvalgyti po gaubtu?
Naujojo modelio tyrinėtojai parodė, kaip baltųjų nykštukų skleidžiama šviesa gali būti skirtinga šiluma. Baltosios nykštukės pačios negamina šilumos; jų intensyvi temperatūra yra ypatingo gravitacinio slėgio, su kuriuo jie susidūrė būdami žvaigždžių viduje, rezultatas. Bet kai tik jų žvaigždė žvaigždė nublanksta ir yra veikiama kosmoso, ji intensyviai švyti - per pirmuosius keletą tūkstančių metų po jų didelio pasirodymo jie būna tokie karšti, kad skleidžia rentgeno spinduliuotę.
Bet jie vėsina vis lėtai, todėl skleidžia šilumą kaip radiaciją į kosmosą. Ir mes pakankamai ilgai stebėjome baltuosius nykštukus, kad pamatytume, kaip jie atvėsta bėgant metams ir dešimtmečiams. Kaip greitai jie atvėsta, priklauso nuo to, kaip efektyviai įstrigusi šiluma gali patekti į jų paviršių - o tai savo ruožtu priklauso nuo tikslaus jų žarnų pobūdžio.
Kita ypatybė, kurią tyrėjai parodė, kad ji galėtų būti naudojama zondant baltųjų nykštukų vidų, yra jų visada toks lengvas vobleris. Nepaisant to, kaip seismografija naudojama tiriant Žemės branduolį, baltosios nykštukės makiažas ir pobūdis keičia tai, kaip virpesiai pasireikš ant paviršiaus.
Galiausiai galime naudoti baltųjų nykštukių populiacijas, kad gautume užuominų apie jų interjerus, nes jų masių ir dydžių santykis priklauso nuo tikslių kvantinių-mechaninių ryšių, reguliuojančių jų interjerus.
Visų pirma, nauji tyrimai rodo, kad dauguma baltųjų nykštukų turėtų atvėsti greičiau, nei mes įpratome, vibroti šiek tiek rečiau, nei rodo senesni modeliai, ir būti šiek tiek didesni, nei tikėtasi, nei jei neatsižvelgtume į šį realistiškesnį modelį. Dabar astronomai turi atlikti pakankamai tikslius matavimus, kad sužinotų, ar mes tikrai suprantame šias egzotines aplinkas, ar mums reikia imtis dar vieno įtrūkimo.
- 8 būdai, kaip galite pamatyti Einšteino reliatyvumo teoriją realiame gyvenime
- 11 įdomių faktų apie mūsų Paukščių Tako galaktiką
- 11 didžiausių neatsakytų klausimų apie tamsiąją medžiagą
Paulius M. Sutteris yra astrofizikas Ohajo valstijos universitetas, šeimininkas Paklauskite erdvėlaivio ir Kosminis radijas, ir autorius Jūsų vieta Visatoje.
