Beyaz Cüce Yıldızlardaki Sır Nedir?

Beyaz Cüce Yıldızları

Nükleer yanma aşamasının sonuna doğru, bu tür yıldız dış malzemesinin çoğunu dışarı atarak gezegenimsi bir bulutsu yaratır. Sadece yıldızın sıcak çekirdeği kalır. Bu çekirdek 100.000 Kelvin’i aşan bir sıcaklıkla çok sıcak bir beyaz cüce haline gelir. Maddeyi yakındaki bir yıldızdan biriktirmediği sürece beyaz cüce gelecek milyar yıldan fazla bir süre boyunca soğur. Yakın çevredeki genç beyaz cüceler, yumuşak veya düşük enerjili X-ışınları kaynağı olarak tespit edildi . Son zamanlarda, yumuşak röntgen ve aşırı ultraviyole gözlemler bu yıldızların ince atmosferinin bileşimi ve yapısını araştırmada güçlü bir araç haline getirmiştir. Tipik bir beyaz cüce, Güneş’in yarısı kadar büyük, ancak Dünya’dan biraz daha büyük. Dünya büyüklüğünde bir beyaz cüce sahip yoğunluğu 1 x 10 9 kg / m 3. Toprak kendisini sadece 5.4 x 10 arasında bir ortalama yoğunluğa sahip 3 kg / m 3 . Bu, beyaz cücenin 200.000 kat daha yoğun olduğu anlamına gelir. Bu, beyaz cüceleri, yalnızca nötron yıldızları tarafından aşılan en yoğun madde koleksiyonlarından biri yapar.

Beyaz bir cüce iç basınç oluşturamadığından (örneğin füzyondan enerjinin serbest bırakılmasından dolayı, füzyon durduğundan), yerçekimi maddeyi elektronlara kadar içeriye doğru sıkıştırır. Beyaz bir cücenin oluşturduğu atomları bir araya getirdi. Normal koşullarda, aynı elektronların (aynı “dönüş” e sahip olanlar) aynı enerji seviyesini işgal etmesine izin verilmez. Bir elektronun dönmesinin sadece iki yolu olduğundan, sadece iki elektron tek bir enerji seviyesini işgal edebilir. Bu, fizikte Pauli Dışlama İlkesi olarak bilinen şeydir. Normal bir gazda bu bir problem değildir, çünkü tüm enerji seviyelerini tamamen doldurmak için etrafta dolaşan yeterince elektron yoktur. Fakat beyaz cücelerde yoğunluk çok daha yüksektir ve tüm elektronlar birbirine daha yakındır. Buna “dejenere” bir gaz denir, bu da atomlarındaki tüm enerji seviyelerinin elektronlarla dolması anlamına gelir. Yerçekiminin beyaz cüceyi daha fazla sıkıştırması için, elektronları gidemeyecekleri bir yere zorlaması gerekir. Bir yıldız dejenere olduğunda, yerçekimi onu daha fazla sıkıştıramaz çünkü kuantum mekaniği daha fazla yer kalmayacağına karar verir. Böylece beyaz cücemiz içsel füzyonla değil, tamamen çökmesini önleyen kuantum mekaniksel prensiplerle hayatta kalır.

Dejenere maddenin diğer olağandışı özelliklere sahiptir. Örneğin, beyaz cüce ne kadar büyük olursa o kadar küçük olur. Bunun nedeni, beyaz bir cücenin kütlesi ne kadar fazlaysa, fazla kütleyi desteklemek için yeterli dış basıncı korumak için elektronlarının bir araya gelmesi gerekir. Ancak, beyaz bir cücenin sahip olabileceği kütle miktarında bir sınır vardır. Subrahmanyan Chandrasekhar bu limiti Güneş’in kütlesinin 1.4 katı olarak keşfetti. Bu, uygun şekilde “Chandrasekhar sınırı” olarak bilinir. Dünya’nın 100.000 katı bir yerçekimi ile beyaz cücenin atmosferi çok garip. Atmosferindeki daha ağır atomlar batar ve daha hafif olanları yüzeyde kalır. Bazı beyaz cüceler, elementlerin en hafifleri olan neredeyse saf hidrojen veya helyum atmosferlerine sahiptir. Ayrıca, yerçekimi etrafındaki atmosferi çok ince bir tabaka halinde çeker. Eğer bu Dünya üzerinde olsaydı, atmosferin tepesi gökdelenlerin tepelerinin altında olurdu.

Bilim adamları, birçok beyaz cücenin atmosferinin 50 km altında bir kabuk olduğunu varsayıyorlar. Bu kabuğun altında, karbon ve oksijen atomlarının kristalimsi bir kafes vardır. Bir elmas sadece kristalize karbon olduğu için, bir soğuk karbon / oksijen beyaz cüce ve bir elmas arasında bir karşılaştırma yapabilir.