Piticele albe sunt stele cu o masă mare (de ordinul soarelui) și o rază mică (raza Pământului), care este mai mică decât limita Chandrasekhar pentru masa selectată, care sunt produsul evoluției gigantilor roșii. Procesul de producere a energiei termonucleare în acestea este oprit, ceea ce duce la proprietățile speciale ale acestor stele. Conform diferitelor estimări, în Galaxia noastră, numărul acestora este de la 3 la 10% din populația stelară totală.
În 1844, astronomul și matematicianul german Friedrich Bessel, când a observat, a descoperit o mică abatere a stelei de la mișcarea rectilinie și a făcut presupunerea că Sirius avea o stea satelită masivă invizibilă.
Presupunerea sa a fost confirmată deja în 1862, când astronomul și constructorul de telescop american Alwan Graham Clark, în timp ce regla cel mai mare refractor la acea vreme, a descoperit o stea slabă lângă Sirius, care a fost apoi botezată Sirius B.
Piticul alb Sirius B are o luminozitate scăzută, iar câmpul gravitațional acționează destul de vizibil asupra însoțitorului său luminos, ceea ce indică faptul că această stea are o rază extrem de mică, cu o masă semnificativă. Așa că pentru prima dată a fost descoperită o vedere asupra obiectelor numite pitici albe. Al doilea obiect similar a fost steaua Maanen, situată în constelația Pești.
Mecanismul de educare
Piticele albe reprezintă etapa finală în evoluția unei stele mici cu o masă comparabilă cu cea a soarelui. În ce caz apar? Când în centrul unei stele, de exemplu, la fel ca Soarele nostru, tot hidrogenul arde, miezul său se micșorează până la densități mari, în timp ce straturile exterioare se extind foarte mult și, însoțite de o întunecare generală a luminozității, steaua se transformă într-un uriaș roșu. Gigantul roșu pulsator își scade apoi învelișul, deoarece straturile exterioare ale stelei sunt conectate ușor la miezul central fierbinte și foarte dens. Ulterior, această coajă devine o nebuloasă planetară în expansiune. După cum puteți vedea, giganții roșii și piticii albi sunt foarte strâns interconectați.
Compresia nucleului are dimensiuni extrem de mici, dar, cu toate acestea, nu depășește limita Chandrasekhar, adică limita superioară a masei stelei la care poate exista sub forma unui pitic alb.
Tipuri de pitici albi
Spectral sunt împărțite în două grupuri. Radiația pitică albă este împărțită în cea mai obișnuită clasă spectrală „hidrogen” DA (până la 80% din total), în care nu există linii spectrale de heliu și mai rară „pitică albă de heliu” tip DB, în spectrele cărora nu există linii de hidrogen.
Astronomul american Iko Iben a propus diferite scenarii de origine: de vreme ce arderea heliului în uriașii roșii este instabilă, se dezvoltă periodic un fulger cu strat de heliu. El a sugerat cu succes mecanismul de expulzare a cochiliei în diferite etape ale dezvoltării unei flăcări de heliu - la vârful său și în perioada dintre două flăcări. Formarea sa depinde de mecanismul de expulzare a cochiliei.
Gaz degenerat
Înainte de Ralph Fowler, în 1922, în lucrarea sa Dense Matter, a explicat caracteristicile densității și presiunii în interiorul piticilor albi, densitatea ridicată și caracteristicile fizice ale unei astfel de structuri păreau paradoxale. Fowler a sugerat că, spre deosebire de stelele secvenței principale, pentru care ecuația de stare este descrisă de proprietățile unui gaz ideal, în piticele albe este determinată de proprietățile unui gaz degenerat.
Grafic al dependenței razei unui pitic alb de masa sa. Vă rugăm să rețineți: limita de gaz ultrarelativistic Fermi coincide cu limita Chandrasekhar
Se formează un gaz degenerat atunci când distanța dintre particulele sale devine mai mică decât unda de Broglie, ceea ce înseamnă că efectele cuantice-mecanice cauzate de identitatea particulelor de gaz încep să-i afecteze proprietățile.
În piticele albe, datorită densităților lor enorme, cochilii atomilor sunt distruși sub forța presiunii interne, iar substanța devine o plasmă electron-nucleară, iar partea electronică este descrisă de proprietățile unui gaz degenerat de electroni, similar cu comportamentul electronilor în metale.
Printre ele, cel mai frecvent carbon-oxigen cu o coajă format din heliu și hidrogen.
Statistic, raza unui pitic alb este comparabilă cu raza Pământului, iar masa variază de la 0,6 la 1,44 mase solare. Temperatura suprafeței este în intervalul de până la 200.000 K, ceea ce explică și culoarea acestora.
miez
Principala caracteristică a structurii interne este densitatea foarte mare a nucleului, în care echilibrul gravitațional este cauzat de un gaz de electroni degenerat. Temperatura în intestinul piticului alb și compresiunea gravitațională sunt echilibrate de presiunea gazului degenerat, care asigură stabilitatea relativă a diametrului, iar luminozitatea acestuia apare în principal datorită răcirii și compresiei straturilor exterioare. Compoziția depinde de cât de mult a reușit să evolueze steaua mamă, în principal carbon cu oxigen și mici impurități de hidrogen și heliu, care se transformă într-un gaz degenerat.
Evoluţie
O flacără de heliu și o cădere a scoicilor exterioare de către un gigant roșu propulsează steaua de-a lungul diagramei Hertzsprung-Russell, determinând compoziția chimică predominantă. Ciclul de viață al piticului alb, după aceea, rămâne stabil până când se răcește, când steaua își pierde luminozitatea și devine invizibilă, intrând în stadiul așa-numitului „pitic negru”, este rezultatul final al evoluției, deși acest termen este folosit din ce în ce mai puțin în literatura modernă.
Materie de la o stea la o pitică albă care nu este vizibilă din cauza luminozității scăzute
Prezența însoțitorilor stelari din apropiere își prelungește viața datorită căderii materiei la suprafață prin formarea unui disc de acreție. Caracteristicile acumulării de materie în sistemele împerecheate pot duce la acumularea materiei pe suprafața piticilor albi, ceea ce duce la explozia unei noi sau supernove (în cazul celor deosebit de masive) de tipul Ia.
Supernova explozie în viziunea artistului
Dacă acreția este nesigură în sistemul pitic alb - pitic roșu, rezultatul poate fi un fel de explozie a unei pitici albe (de exemplu, U Gem (UG)) sau noi stele variabile, a căror explozie este catastrofală.
Rămășița de supernova SN 1006 - este un pitic alb explodat care se afla într-un sistem binar. El a capturat treptat substanța unei stele însoțitoare, iar masa din ce în ce mai mare a provocat o explozie termonucleară care a sfâșiat piticul
Poziția diagramei Hertzsprung-Russell
În diagramă, aceștia ocupă partea inferioară stângă, aparținând ramurii stelelor care au părăsit secvența principală din starea gigantilor roșii.
Iată regiunea stelelor fierbinți cu luminozitate scăzută, care este a doua ca mărime printre stelele Universului observabil.
Clasificarea spectrală
Multe pitici albe din clusterul global M4, imagine Hubble
Acestea sunt alocate într-o clasă spectrală specială D (de la englezi pitici - pitici, gnomi). Dar în 1983, Edward Sion a propus o clasificare mai exactă, care ține cont de diferențele din spectrele lor, și anume: D (subclasa) (caracteristică spectrală) (indicele de temperatură).
Următoarele subclase din spectrele DA, DB, DC, DO, DZ și DQ, care specifică prezența sau absența liniilor de hidrogen, heliu, carbon și metale. Iar caracteristicile spectrale ale P, H, V și X clarifică prezența sau absența polarizării, câmpul magnetic în absența polarizării, variabilitatea, particularitatea sau neclasificabilitatea piticilor albi.
Răspunsuri la întrebări
Film popular științific despre eroii articolului nostru
Lumea corpurilor cerești
Multă vreme oamenii tratează soarele cu dragoste și respect special. La urma urmei, deja în antichitate, și-au dat seama că fără soare, nici omul, nici bestia, nici planta nu pot trăi.
Soarele este steaua cea mai apropiată de pământ. Ca și alte stele, acesta este un corp ceresc imens roșu-fierbinte, care emite constant lumină și căldură. Soarele este o sursă de lumină și căldură pentru toată viața de pe Pământ.
Folosind informațiile, scrieți datele digitale în text.
Diametrul Soarelui este de 109 ori diametrul Pământului. Masa Soarelui este de 330 de mii de ori mai mare decât masa planetei noastre. Distanța de la Pământ la Soare este de 150 de milioane de kilometri. Temperatura de pe suprafața Soarelui atinge 6 mii de grade, iar în centrul Soarelui - 15 - 20 de milioane de grade.
Cu ochiul liber, o persoană poate vedea aproximativ 6 mii de stele pe cerul nopții. Oamenii de știință cunosc multe miliarde de stele.
Stelele variază ca mărime, culoare, luminozitate.
După culoare, se disting stelele albe, albastre, galbene și roșii.
Soarele aparține stelelor galbene.
Stelele albastre sunt cele mai tari, urmate de stelele albe, apoi galbene, cele mai reci roșii.
Cel mai stele strălucitoareemite de 100 de mii de ori mai multă lumină decât soarele. Dar sunt și cei care strălucesc de un milion de ori mai slab decât Soarele.
Stele cu diferență de culoare
Soarele și corpurile cerești care se deplasează în jurul său alcătuiesc sistemul solar. Construiți un model al sistemului solar. Pentru a face acest lucru, modelați planete de planetă din plastilină și așezați-le în secvența corectă pe o foaie de carton. Etichetați numele planetelor și lipiți-le pe modelul dvs.
Rezolva puzzle-ul cuvinte încrucișate.
deschide puzzle încrucișat gol \u003e\u003e
1. Cea mai mare planetă Sistem solar. Răspuns: Jupiter
2. O planetă cu inele care sunt clar vizibile în telescop. Răspuns: Saturn
3. Planeta cea mai apropiată de Soare. Răspuns: Mercur
4. Planeta cea mai îndepărtată de Soare. Răspuns: Neptun
5. Planeta pe care trăim. Răspuns: Pământ
6. Planeta - un vecin al Pământului situat mai aproape de Soare decât Pământ. Răspuns: Venus
7. Planeta - un vecin al Pământului, situat mai departe de Soare decât de Pământ.
Răspuns: Marte
8. O planetă situată între Saturn și Neptun. Răspuns: Uranus
Folosind diverse surse de informații, pregătește-ți un mesaj despre o stea, o constelație sau o planetă despre care ai vrea să afli mai multe. Înregistrați informațiile de bază pentru mesajul dvs.
Marte - una dintre cele cinci planete ale sistemului solar care pot fi văzute de pe Pământ cu ochiul liber. De pe Pământ, pare un punct roșu mic, așa că Marte este uneori numit Planeta Roșie. Planeta poartă numele vechiului zeu roman al războiului, are două luni Phobos și Deimos. Acestea sunt numele celor doi fii ai zeului războiului, sunt traduse prin „frică” și „groază”. Marte este a patra planetă de la Soare. În multe feluri, este foarte asemănător cu Pământul. Are atmosferă, pe Marte se schimbă anotimpurile. La ambii poli ai planetei, ca și pe Pământ, există capace de gheață. Marte are aproape jumătate din dimensiunea planetei noastre.
Cele trei obiecte cerești indicate sunt legate genetic, se poate spune că există legături familiale între ele. La un anumit stadiu al evoluției sale, un uriaș roșu uriaș (raza sa este de 21 de ori mai mare decât raza Soarelui) aruncă partea exterioară a materiei și în schimb rămâne doar miezul gol al gigantului roșu cu o rază de numai aproximativ 10 kilometri, dar cu materie superdense în interior. Acesta este un pitic alb. Substanța (gaz) aruncată de gigantul roșu rămâne vizibilă pentru un anumit timp și nu este altceva decât o nebuloasă. Figura 8 prezintă Nebula zburătoare. Această legătură de giganți roșii, pitici albi și nebuloase a fost stabilită de astrofizicianul sovietic I.S. Shklovsky.
Giganții roșii și piticele albe diferă de toate celelalte stele obișnuite, prin faptul că nu observă conexiunea bine cunoscută dintre luminozitate și temperatura suprafeței. La giganții roșii, temperatura suprafeței este relativ scăzută (doar 3500 K), în timp ce luminozitatea este foarte ridicată. Dacă giganții roșii ar fi stele obișnuite, atunci la temperatura suprafeței lor ar străluci mult mai puțin. Această caracteristică a giganților roșii se datorează structurii lor, faptului că produc energie pentru strălucirea lor într-un mod complet diferit de stelele obișnuite.
Fig. 8. Nebula fină-fibroasă „Zburând” în constelația Cygnus
Gigantul roșu este o stea veche, în care tot hidrogenul a ars în urma reacțiilor nucleare și s-a transformat în heliu. Reacțiile ulterioare ale conversiei heliului în elemente chimice mai grele nu pot avea loc din cauza temperaturii insuficiente pentru aceasta.
Miezul gigantului roșu este foarte mic: raza sa este doar aproximativ o mie din a razei stelei în sine. Trebuie spus că pe măsură ce steaua evoluează, masa și dimensiunile miezului său convectiv scad treptat. Dar în miez, densitatea substanței este uriașă (aproximativ 300 de kilograme pe centimetru cub). Temperatura substanței nucleului stelei este de patruzeci de milioane de Kelvin. Cu toate acestea, miezul gigantului roșu nu este un cuptor termonuclear care furnizează energie întregii stele. Înainte de asta, tot combustibilul ars în el. Deoarece nu există procese violente în nucleu asociate cu reacții termonucleare, temperatura în toate părțile sale este aceeași, adică este izotermă.
Energia gigantului roșu este generată într-o coajă foarte subțire (grosimea acesteia este mult mai mică decât grosimea miezului stelei), care înconjoară miezul. În acest strat, temperatura materiei stelare scade de la 40 de milioane de Kelvin în miez la 25 de milioane de Kelvin în afara stratului. Densitatea materiei din acest înveliș este de câteva mii de ori mai mică decât în \u200b\u200bmiezul stelei. Energia din acest strat este eliberată ca urmare a reacțiilor de temperatură ale ciclului carbon-azot. O caracteristică caracteristică a acestor reacții este aceea că carbonul nu este consumat în ele, deși este implicat în reacții. El este catalizatorul. Ciclul de reacție începe cu interacțiunea carbonului cu un nucleu de hidrogen - un proton și se termină (în a șasea reacție) cu formarea aceluiași nucleu de carbon, dar împreună cu un nucleu de heliu (adică o particulă alfa). „Reziduul uscat” al acestor reacții este transformarea hidrogenului în heliu într-un mod destul de complicat și eliberarea energiei corespunzătoare.
Energia eliberată este transferată din coajă, unde au loc reacții termonucleare, către exterior prin radiație. Dar, în acest fel, nu poate face decât să ajungă la o distanță de aproximativ o zecime din raza stelei. Mai departe, transferul de energie radiant devine ineficient datorită opacității ridicate a materiei stelare. Prin urmare, transferul suplimentar de energie către exterior are loc prin convecția substanței.
La Soare, de exemplu, zona convectivă ocupă un strat de grosime relativ mic, în timp ce în gigantul roșu, cea mai mare parte a „corpului” stelei se află într-o stare de convecție.
Structura descrisă a gigantului roșu este foarte optimă în sensul durabilității stelei. Faptul că o stea are un miez foarte dens îi permite să păstreze restul materialului stelei de mai sus pentru o perioadă foarte lungă de timp. Un astfel de miez dens practic nu se micșorează, deci nu se încălzește. Multă vreme, reacția termonucleară a conversiei heliului în carbon nu are loc în miezul stelei. Această reacție are loc la temperaturi de ordinul a sute de milioane de Kelvin. Ea merge în mai multe etape. În primul rând, nucleele de heliu în coliziune vor forma un izotop radioactiv de beriliu, care atunci când se ciocnește cu o altă particulă alfa cu energie mare formează un izotop de carbon stabil. În acest caz, o energie foarte mare este eliberată: 7,3 milioane electroni volți.
Când, din anumite motive, temperatura nucleului gigantului roșu crește la valoarea necesară - sute de milioane de Kelvin, va începe conversia heliului în carbon, la care se eliberează o cantitate imensă de energie. Acesta este așa-numitul fulg de heliu al unei stele. Când tot heliul se arde în nucleu, reacția se desfășoară numai într-un strat relativ subțire care înconjoară nucleul ars a doua oară. Reamintim că miezul este înconjurat și de o altă carcasă cu o rază mai mare, în care au loc reacții termonucleare ale ciclului carbon-azot, hidrogenul continuând să se transforme în heliu. S-a constatat că masa nucleului de heliu al gigantului roșu înainte de începerea flăcării de heliu este practic independentă de masa totală a stelei și este aproximativ jumătate din masa Soarelui.
După o sclipire de heliu (mai precis, după ce heliul arde în nucleul propriu-zis), gigantul roșu devine o stea cu o sursă de energie nucleară „în două straturi”. Ambele straturi sunt descrise mai sus. Odată cu eliberarea crescândă de energie în interiorul stelei, luminozitatea acesteia crește și ea. Luminozitatea gigantului roșu atinge câteva mii de luminozități ale Soarelui (în loc de 225 de ori înainte de fulgerarea heliului). În urma tuturor acestor lucruri, steaua „se umflă”, iar raza ei crește catastrofal. Dacă la început ar fi egal cu 21 raza Soarelui, acum dimensiunea gigantului roșu s-ar încadra cu greu în orbita Pământului.
Învelișul de hidrogen se schimbă treptat spre exterior. De-a lungul timpului, în interiorul său (în miez) 70% din masa totală a stelei este deja concentrată. Un gigant roșu cu două straturi de energie poate încă să dureze aproximativ un milion de ani. După atenuarea reacțiilor nucleare, învelișul exterior al stelei este rupt de nucleu și se transformă într-o nebuloasă. În materialul nebuloasei planetare formate există mult hidrogen. Nebuloasa planetară se extinde cu o viteză de aproximativ 30 km / s. Pe baza acestui fapt, se poate calcula că separarea straturilor exterioare ale stelei a avut loc la o distanță de miez în jurul unei unități astronomice (când steaua avea o dimensiune egală cu orbita Pământului). În aceste calcule, s-a presupus că masa părții interioare a stelei este egală cu 0,8 masa Soarelui.
De ce și cum se descarcă straturile exterioare ale giganților roșii? O teorie completă a acestui fenomen nu este încă disponibilă. Întrebarea este foarte dificilă. Dar motivele care pot provoca această resetare sunt clare. Una dintre ele este o presiune lumină foarte mare creată de radiațiile din miezul stelei. Desprinderea cochiliei poate apărea, de asemenea, ca urmare a instabilităților substanței sale. Deoarece dimensiunile cochiliei sunt uriașe, o astfel de instabilitate ar trebui să provoace procese oscilatorii, care, la rândul lor, ar trebui să conducă la o schimbare a regimului termic al materialului învelișului. Separarea cojii stelei de miez ar putea avea loc și ca urmare a unei puternice instabilități convective. S-ar putea dezvolta ca urmare a ionizării hidrogenului sub fotosfera stelei. Într-un fel sau altul, separarea cochiliei de miez are loc și se formează o nebuloasă planetară. Dar uriașii roșii furnizează nu numai nebuloase mediului interstelar, ci și particule de praf - praf cosmic. Particulele de praf se formează în atmosferele extinse la rece ale giganților roșii. Există condiții pentru acest lucru, deoarece o parte semnificativă a gazului este într-o stare moleculară. Acest lucru este confirmat de măsurătorile radiațiilor infraroșii din nebuloase planetare. Rezultatele acestor măsurători arată că există un exces semnificativ de radiații provenite din particule de praf. Particulele de praf nu se pot forma din mediul gazos, deoarece gazul este fierbinte și bine amestecat.
Acum trebuie să luăm în considerare miezul gigantului roșu, care după separarea cochiliei s-a transformat într-un fel de stea - o pitică albă.
Nucleul gigantului roșu este format dintr-o substanță într-o stare specială, care este cauzată de condiții extreme în miez. Gazul în această stare este numit "degenerat". Este un produs al proceselor cuantice-mecanice în materie și, din păcate, esența sa nu poate fi înțeleasă (și explicată) fundamental pe baza doar fizicii clasice.
Ce este un gaz degenerat?
În miezul gigantului roșu se află un gaz ionizat de densitate ridicată. Datorită faptului că această densitate este foarte mare, electronii orbitali din atomii de gaz nu se mișcă așa cum se întâmplă în atomi sub presiune obișnuită. Mișcarea electronilor orbitali este reglată (determinată) de un set de numere cuantice. Există patru astfel de numere. Unul (principal) determină energia electronului în atom, cel de-al doilea fixează valoarea momentului de rotație orbital al electronului, al treilea - proiecția acestui moment pe direcția câmpului magnetic, al patrulea determină mărimea momentului de rotație propriu, spinul său. Acest lucru poate fi comparat cu numerele de pe mașină, constând din 4 cifre. Există o regulă de fier: nu pot exista două sisteme cuantice-mecanice cu exact aceleași numere cuantice (la fel cum nu pot exista două mașini cu exact aceleași numere). Acest lucru poate fi explicat într-un alt mod. Primele trei cifre (numere cuantice) specifică în mod unic traiectoria particulelor. La urma urmei, o particulă elementară nu se poate deplasa decât de-a lungul anumitor traiectorii și nu de-a lungul oricărei. Acest lucru se aplică nu numai electronilor dintr-un atom care se mișcă pe orbitele lor, ci și electronilor dintr-o bucată de metal care și-au pierdut mult timp atomii nativi și se mută într-o comunitate (ansamblu) de felul lor. Pentru acești electroni dintr-un metal, legea cuantică (principiul Pauli) definește căi clare. În condiții obișnuite, adică sub presiune obișnuită, când nu există mai multe particule decât traiectoriile alocate pentru ele, nu se întâmplă nimic special: fiecare electron se mișcă de-a lungul traiectoriei alocate. Știm însă că particulele de gaz se pot deplasa mai repede sau mai lent, în funcție de temperatura gazului și de volumul pe care îl ocupă. De asemenea, se știe că dacă creșteți temperatura gazului, viteza particulelor sale va crește. Modul în care este legată presiunea gazului, temperatura și volumul acestuia este determinată de legile gazelor cunoscute sau, cum sunt numite, de legile unui gaz ideal. Dar la o densitate prea mare de materie, când există mai multe particule elementare (electroni) decât traiectoriile sunt atribuite pentru ele, gazul încetează să respecte aceste legi. Acest lucru este foarte grav, deoarece gazul încetează să se comporte așa cum ar trebui să se comporte, iar comportamentul său depășește orice sens. Este necesar să adăugați cuvântul "sunet". Dar se știe că mecanica cuantică a fost creată contrar bunului simț. Cu toate acestea, legile sale se supun mișcării particulelor elementare, inclusiv în astfel de condiții extreme. Deci, atunci când există mai mulți electroni decât piesele alocate pentru ei, principiul Pauli le permite să stea pe o pistă, nu una, ci patru. Sub presiune obișnuită, doi electroni sunt localizați pe o singură traiectorie, care este complet determinată de trei numere cuantice, dar diferă în al patrulea număr cuantic. Aproximativ vorbind, doi electroni circulă pe o linie: un electron se rotește spre stânga, iar celălalt spre dreapta. Ei spun că spatele lor este diferit, opus (cuvântul englezesc „spin” înseamnă „rotire”). Este al patrulea număr cuantic al particulei care determină rotirea acesteia. Deci, la o presiune foarte mare, din cauza lipsei de trasee, este permis să se ocupe aceeași pistă nu numai doi electroni care au rotație opusă în jurul axei lor, ci încă doi electroni în plus, dar cu o cerință categoric strictă: trebuie să ruleze mai repede decât primul două pentru a nu-i deranja. Cât de mult au nevoie pentru a rula mai repede, electronii determină singuri, adică aleargă mai repede „după necesitate”. Însă, respectând această cerință, electronii nu au astfel capacitatea de a se supune legilor gazelor. Deci, într-un gaz obișnuit, viteza particulelor devine foarte mică atunci când temperatura gazului scade. În acest caz, presiunea gazului scade și ea. Este o chestiune complet diferită atunci când temperatura acestui gaz superdens scade (se numește degenerat). Deoarece particulele nu au voie să-și reducă viteza cu scăderea temperaturii gazului, nici presiunea gazului nu scade. La urma urmei, presiunea gazului pe un anumit perete este creată de impactul particulelor pe acest perete. Odată ce vitezele sunt mari, atunci loviturile sunt puternice. Rezultatul este presiunea ridicată. Și aceasta este la temperatură scăzută. Acest lucru este în mod fundamental contrar legilor privind gazele. Dar nu contrazice observațiile. Deci, nucleele giganților roșii sunt compuse din gaz degenerat. Desigur, atunci când se transformă în stele independente - pitici albe, ele constau în continuare din gaze degenerate. Prin urmare, comportamentul piticilor albi de mult timp a nedumerit specialiștii. Nu a fost posibilă utilizarea legilor privind gazele pentru a explica condițiile din piticul alb.
Piticele albe au o masă aproximativ egală cu masa Soarelui și dimensiuni egale cu dimensiunile Pământului. De aici este clar cât de mult este condensată substanța! Într-un centimetru cub, sunt ambalate până la zece tone de substanță. Dar în astfel de condiții, temperatura stelei ar trebui să fie uriașă, ceea ce înseamnă că ar trebui să strălucească puternic. Iar piticii strălucesc de sute și mii de ori mai slab decât Soarele. Acesta a fost paradoxul până când am realizat că motivul pentru aceasta este starea degenerată a gazului din care este formată pitica albă. Piticul alb trăiește după legile gazelor degenerate și se dovedește că nu există un paradox.
Starea de echilibru a stelelor obișnuite (când acestea nu se micșorează și nu se extind) este determinată de temperatura materiei stelare. În cazul piticilor albe, temperatura în această privință a ieșit din joc, nu afectează starea de echilibru a stelei, deoarece particulele care creează presiune au ieșit din ascultarea ei. Și echilibrul este asigurat de o anumită presiune. Conform legilor gazelor degenerate (în conformitate cu principiul Pauli), presiunea acestuia este determinată numai de densitatea gazului. Raportul dintre densitatea unui gaz degenerat și presiunea acestuia înlocuiește, de asemenea, ecuația Clapeyron, care se supune gazelor ideale. Mai mult, presiunea, care acum nu depinde în niciun fel de temperatură, depinde de densitatea nu ca primul grad al acesteia, dar este mult mai puternică: presiunea este proporțională cu densitatea până la gradul de 5/3. Acest lucru reflectă faptul că presiunea (și, prin urmare, viteza particulelor) cu adăugarea de particule noi (adică o creștere a densității) ar trebui să crească astfel încât particulele să-și crească viteza atât de mult („prin necesitate”) încât să poată circula în continuare pe drumurile lor și particule noi care sunt deja „redundante”. Prezența excesului de particule în gaz este cea care îl face să degenereze. Odată ce legea comportamentului unui gaz degenerat este cunoscută, se poate calcula la ce densitate și temperatură gazul devine degenerat. Astfel de calcule permit că la o temperatură de aproximativ 10 milioane de Kelvin, la care se ajunge în intestinele stelelor, gazul ar trebui să degenereze dacă densitatea sa depășește 1 kilogram pe centimetru cub. După cum știți, în intestinele stelelor obișnuite densitatea gazelor este mai mică, prin urmare este nedegenerată și se supune complet legilor obișnuite ale stării gazelor. Piticele albe sunt compuse din gaz degenerat complet. Doar afară au o coajă subțire de gaz „obișnuit”. De aceea, structura piticilor albi nu depinde de luminozitatea lor, cum este cazul stelelor obișnuite. Piticul alb poate rămâne singur la zero absolut, deoarece luminozitatea sa este independentă de masă. Dar piticii se supun strict unei dependențe: dimensiunile piticilor albi cu aceeași masă ar trebui să fie la fel. Pentru alte stele, această dependență nu este în niciun caz obligatorie. Totul este determinat de temperatură.
Mai departe, cu cât este mai mare masa piticului alb, cu atât raza sa este mai mică. Deci, la o masă finală, un pitic se poate contracta în general până la un punct? Conform studiilor teoretice, în natură nu pot exista pitici albi cu o masă mai mare de 2,2 mase solare. Apropo, dacă, cu toate acestea, masa piticului alb este crescută mult, atunci sunt din ce în ce mai mulți electroni în exces în gazul degenerat. Pentru a nu interfera între ele atunci când se deplasează de-a lungul acelorași trasee, ar trebui să-și crească viteza din ce în ce mai mult până când se apropie de viteza luminii. Dar, în același timp, substanța își schimbă calitatea. Noua sa stare se numește „degenerare relativistă”. Este deja descrisă de o altă ecuație în care dependența presiunii de densitate este mai puțin puternică (ca un grad de 4/3). Cu o masă strict definită a stelei, presiunea gazului degenerat al stelei va fi echilibrată precis de forța gravitației, iar steaua se va stabiliza. Dacă masa stelei este mai mare decât această valoare, atunci forța gravitației va depăși presiunea gazului și piticul alb va fi obligat să se comprime „până la un punct”.
Dacă masa stelei este mai mică decât critică, atunci ea se va extinde și dimensiunea acesteia va fi stabilită în limitele când steaua se va stabiliza, adică forța gravitației este exact stabilizată de presiunea gazului.
Nu este clar cum această stea se poate micsora „la un punct”. Această întrebare este foarte dificilă, dar, în același timp, interesant de interesantă. Vom spune imediat că o stea nu se poate transforma într-un punct. Compresia sa excesivă va duce la transformarea sa într-o „gaură neagră”.
Se încarcă ...