Miljardiem gadu pēc tam, kad saule ir pēdējos nāves mirklī (tas ir, pēc tam, kad tā jau ir iztvaicējusi Zemi), tās hēlija kodols sabruks pats par sevi, sarūkot cieši saspiestā kvēlojošās gāzes bumbiņā, ko sauc par balto punduri .
Bet, lai gan šie zvaigžņu kapa pieminekļi jau norāda mūsu galaktisko ainavu, to interjers joprojām ir mīkla fizikā - kas nav pārsteigums, ņemot vērā, cik dīvaini viņi ir.
Nesen pētnieku pāris ir izveidojis sarežģītu modeli, lai "apskatītu" baltā pundura iekšpusi. Un uzmini ko? Šīs kosmiskās nepāra bumbiņas varētu apkaunot Zemes trifeles, jo šķiet, ka tām ir krēmveida centri, kas ir piepildīti ar eksotiskiem kvantu šķidrumiem.
Kādreiz lepnā zvaigzne
Zvaigznes, piemēram, mūsu saule, iegūst enerģiju, sakausējot ūdeņradi hēlijā dziļi to kodolos. Šī enerģijas iegūšana nevar ilgt mūžīgi - galu galā izplūst pieejamais ūdeņradis un ballīte apstājas. Bet tuvu dzīves beigām zvaigznes var īslaicīgi ieslēgt uguni, sadedzinot hēliju, atstājot aiz sevis inertu, mirušu oglekļa un skābekļa kodolu.
Bet mazajām zvaigznēm, piemēram, mūsu saulei, nav pietiekami daudz gravitācijas spēka, lai sakausētu oglekli un skābekli smagos elementos, piemēram, magnijā vai dzelzs, un tāpēc viņi mirst, pagriežot sevi ārā un atbrīvojot atmosfēru par skaistu (vai asiņainu, atkarībā no jūsu skatu punkts) planētu miglājs.
Šis oglekļa un skābekļa kodols paliek aiz muguras, ievērojama daļa no zvaigznītes masas ir aizslēgta kodolā, kas nav lielāks par Zemi. Kad astronomi pirmo reizi atklāja šos dīvainos objektus - tagad tos sauc par baltajiem punduriem -, viņi domāja, ka tie nav iespējami, un aprēķinātais blīvums pārsniedz miljardu reižu nekā gaisam, ko elpojam. Kā kādam varētu būt tik liels blīvums un tas nevarētu vienkārši sabrukt zem paša briesmīgā svara?
Bet baltie punduri nav neiespējami, un 20. gadsimta sākuma teorētiskās atziņas atrisināja noslēpumu par to, kā baltie punduri varētu pastāvēt. Atbilde nāca kvantu mehānikas veidā, un saprašana, ka ar lielu blīvumu daba, vienkārši sakot, ir ļoti dīvaina. Balto punduru gadījumā iekšpusē var iesaiņot tikai noteiktu skaitu elektronu. Tā kā šie griešanās elektroni atgrūž viens otru, tie kopā rada pietiekami lielu spiedienu, lai mirušās zvaigznes noturētu balonā, izturot pat gandrīz milzīgos gravitācijas spēkus.
Un tā zvaigžņu līķi var nodzīvot pat triljoniem gadu.
Ar krējumu pildīti centri
Kaut arī šie agrīnie aprēķini parādīja, kā baltie punduri var eksistēt mūsu Visumā, astrofiziķi zināja, ka vienkārši apraksti pilnībā neaptver to, kas notiek šādos eksotiskos kodolos. Galu galā tas ir jautājums, kas ir pilnīgi nepieejams laboratorijām un eksperimentiem šeit uz Zemes - kurš zina, kādās dīvainajās spēlēs daba varētu piecelties dziļi šajās mirušajās sirdīs?
Gan fiziķi, gan astronomi jau vairākus gadu desmitus brīnās par balto punduru interjeru, un nesenajā rakstā, kas parādījās pirmsdrukas žurnālā arXiv, krievu teorētisko fiziķu pāris ir ierosinājis jaunu balto punduru dziļo kodolu modeli, detalizēti aprakstot, kā viņu modelis balstās uz iepriekšējo darbu un no tā atšķiras, un kā novērotāji var potenciāli pateikt, vai viņu jaunais modelis ir precīzs.
Šajā jaunajā modelī zinātnieki imitēja baltā pundura kodolu, kas sastāv tikai no viena veida smagi lādētiem kodoliem (tas nav pilnīgi precīzi, jo baltie punduri ir vairāku elementu, piemēram, oglekļa un skābekļa, sajaukums, bet tas ir pietiekami labs sākumpunkts), šīm daļiņām iegremdējoties biezā elektronu zupā.
Šajā iestatījumā tiek pieņemts, ka baltie punduri ir pietiekami silti, lai tiem būtu šķidrs interjers, kas ir pamatots pieņēmums, ņemot vērā, ka, kad viņi piedzimst (vai drīzāk, kad viņi beidzot tiek pakļauti iedarbībai pēc savu vieszvaigžņu nāves), viņiem ir laba temperatūra pārsniedz miljonu grādu kelvinu.
Baltā pundura ārējie slāņi tiek pakļauti tīra vakuuma videi, ļaujot ūdeņradim nostāties uz virsmas, nodrošinot tiem vieglu, plānu atmosfēru. Un ārkārtējos laikos baltie punduri atdziest, galu galā veidojot milzu kristālu, taču tas ir pietiekami ilgs, lai lielākoties baltie punduri būtu piepildīti ar eksotisku oglekļa un skābekļa kvantu šķidrumu, tāpēc šajā pētījumā izmantotais modelis ir salīdzinoši precīzi lielu baltā pundura dzīves daļu.
Parakstu virsmas
Tā kā balto punduru zarnas pārstāv vienu no neparastākajām vidēm Visumā, to izpēte varētu atklāt dažas dziļas kvantu mehānikas īpašības ekstremālos apstākļos. Bet tā kā zinātnieki nekad nevar cerēt uz trosi tuvumā esošajā baltajā pundurī, lai to ievestu atmodai, kā mēs, iespējams, varam paskatīties zem pārsega?
Jaunā modeļa pētnieki parādīja, kā balto punduru izstarotā gaisma var būt atšķirīgs siltums. Baltie punduri paši neražo siltumu; to intensīvā temperatūra ir ārkārtēja gravitācijas spiediena rezultāts, ar kuru viņi saskārās, atrodoties zvaigznēs. Bet, tiklīdz viņu vieszvaigzne izlīst un viņi tiek pakļauti kosmosam, tie intensīvi mirdz - dažos pirmajos tūkstošos gadu pēc lielās atklāšanas viņi ir tik karsti, ka izstaro rentgena starojumu.
Bet tie vienmēr atdziest, tik lēni izstarojot siltumu kā starojums kosmosā. Un mēs pietiekami ilgi vērojām baltos pundurus, lai gadu un gadu desmitu laikā mēs varētu redzēt, kā viņi atdziest. Tas, cik ātri tie atdziest, ir atkarīgs no tā, cik efektīvi ieslodzītais karstums var izplūst uz to virsmām - tas savukārt ir atkarīgs no precīzas to zarnas.
Vēl viena iezīme, ko pētnieki parādīja, varētu izmantot zondei balto punduru iekšienē, ir viņu vienmēr tik vieglais ļodziens. Lai arī kā seismogrāfiju izmanto Zemes kodola izpētei, baltā pundura grims un raksturs maina to, kā vibrācijas parādīsies uz virsmas.
Visbeidzot, mēs varam izmantot balto punduru populācijas, lai iegūtu mājienu par viņu interjeru, jo attiecības starp masām un to lielumu ir atkarīgas no precīzām kvantu-mehāniskām attiecībām, kas regulē viņu interjeru.
Proti, jaunais pētījums liek domāt, ka lielākajai daļai balto punduru vajadzētu atdzist ātrāk, nekā mēs parasti domājām, vibrēt nedaudz retāk, nekā liek domāt vecāki modeļi, un jābūt nedaudz lielākiem, nekā gaidīts, nekā tad, ja mēs neņemtu vērā šo reālistiskāko modeli. Tagad astronomu pienākums ir veikt pietiekami precīzus mērījumus, lai noskaidrotu, vai mēs patiešām saprotam šo eksotisko vidi vai arī mums ir jāpieņem vēl viena plaisa tajā.
- 8 veidi, kā jūs varat redzēt Einšteina relativitātes teoriju reālajā dzīvē
- 11 aizraujoši fakti par mūsu Piena ceļa galaktiku
- 11 lielākie neatbildētie jautājumi par tumšo lietu
Pols M. Sutters ir astrofiziķis plkst Ohaio štata universitāte, Jautājiet kosmosa darbiniekam un Kosmosa radio, un autors Tava vieta Visumā.
