Милијарди година од овог тренутка, када је сунце у свом последњем налету смрти (то јест, након што је већ испаравало Земљу), његова хелијумска језгра ће се урушити у себе, прелазећи у чврсто стиснуту куглу ужареног гаса звану бели патуљак .
Али док ови звјездани надгробни споменици већ имају тачку нашег галактичког крајолика, њихови унутрашњости остају загонетка у физици - што и не чуди с обзиром на то колико су чудне.
Недавно је пар истраживача створио софистицирани модел „прегледавања“ унутрашњости белог патуљака. И погодите шта? Ове космичке кугле могу срамити земаљске тартуфе, јер изгледа да имају кремасте центре пуне егзотичних квантних течности.
Некада поносна звезда
Звезде попут нашег сунца добијају своју енергију топљењем водоника у хелијум дубоко у својим језграма. Ово стварање енергије не може трајати заувек - на крају, расположиви водоник нестане и забава престаје. Али пред крај живота, звезде могу накратко да укључе светла спаљивањем хелијума, остављајући иза себе инертну, мртву језгру угљеника и кисеоника.
Али малене звезде попут нашег сунца немају довољно гравитационог оома да спајају угљеник и кисеоник у тежим елементима попут магнезијума или гвожђа и тако умиру, претварајући се изнутра и ослобађајући атмосферу у прелепу (или гору, у зависности од ваше гледиште) планетарна маглина.
То језгро угљеника и кисеоника остаје иза, значајан део масе звезде закључан у језгри не већој од Земље. Када су астрономи први пут открили ове чудне објекте - сада познате као бели патуљци - сматрали су да су немогући, с израчунатом густином која је већа од милијарду пута веће од зрака који удишемо. Како нешто може имати тако екстремну густину, а не да се једноставно сруши под својом страшном тежином?
Али бијели патуљци нису немогући, а теоријски увиди почетком 20. вијека ријешили су мистерију како бијели патуљци могу постојати. Одговор је стигао у облику квантне механике и сазнања да је природа при великим густинама, најједноставније речено, врло чудна. Код бијелих патуљака, унутра се може спаковати само одређени број електрона. Пошто се ови окрећући електрони одбијају, заједно стварају довољан притисак да мртве звезде буду балониране, издржавајући чак и готово огромне силе гравитације.
И тако звјездани лешеви могу да живе током билиона година.
Центри пуњени кремом
Док су ова рана израчунавања показала како бели патуљци могу постојати у нашем универзуму, астрофизичари су знали да једноставни описи неће у потпуности ухватити оно што се догађа у тако егзотичним језграма. Напокон, ово је стање материје које је лабораторијима и експериментима овде на Земљи потпуно неприступачно - ко зна које чудне игре могу наићи природа, дубоко у овим мртвим срцима?
Физичари и астрономи већ се деценијама питају о унутрашњости белих патуљака, а у недавном часопису који се појављује на часопису за тисак арКсив, пар руских теоријских физичара предложио је нови модел дубоких језгара у белим патуљцима, детаљно описујући како њихов се модел надограђује и одступа од ранијих радова и како посматрачи потенцијално могу знати да ли је њихов нови модел тачан.
У овом новом моделу научници су симулирали језгру белог патуљка састављену од само једне врсте тешко набијених језгара (то није сасвим тачно, јер су бели патуљци мешавина више елемената попут угљеника и кисеоника, али то је довољно добро полазиште), са тим честицама уроњеним у густу супу електрона.
Ово подешавање претпоставља да су бели патуљци довољно топли да имају течни ентеријер, што је разумна претпоставка, с обзиром да када се роде (тачније, када су напокон изложени након смрти звезда домаћина), имају температуру добро више од милион степени келвина.
Спољни слојеви белог патуљка изложени су хладном окружењу чистог вакуума, омогућавајући водонику да се слегне на површину, дајући им лагану, танку атмосферу. И током екстремних времена, бели патуљци се хладе, на крају формирајући џиновски кристал, али то је довољно дуго да су већи део бијелих патуљака испуњени егзотичном квантном течношћу угљеника и кисеоника, тако да је модел коришћен у овој студији релативно прецизан за велики век живота белог патуљка.
Површине потписа
Будући да црева белог патуљка представљају једно од најнеобичнијих окружења у свемиру, њихово проучавање могло би открити нека дубока својства квантне механике у екстремним условима. Али будући да се научници никада не могу надати да ће се уже у оближњи бијели патуљак, да га доведу на вивисекцију, како ћемо уопће моћи погледати испод хаубе?
Истраживачи новог модела показали су како светлост коју испуштају бели патуљци може бити различита топлота. Бели патуљци не производе топлоту сами; њихове интензивне температуре резултат су екстремних гравитационих притисака с којима су се суочавали када су били у звијездама. Али једном када њихова звезда домаћин пуше и буду изложени свемиру, они блистају интензивно - у првих неколико хиљада година након великог открића, толико су врући да емитују рендгенско зрачење.
Али они се хладе, и то тако споро, пропуштајући топлину као зрачење у свемир. И посматрамо беле патуљке довољно дуго да их видимо током година и деценија. Колико се брзо охладе, зависи од тога колико ефикасно њихова заробљена топлота може испливати на њихове површине - што заузврат зависи од тачне природе њихових црева.
Још једна карактеристика коју су истраживачи показали да би се могла користити за испитивање унутар бијелих патуљака је њихова све тако лагана колебања. Све до начина на који сеизмографија користи за проучавање језгра Земље, шминка и карактер белог патуљака мења начин на који ће се вибрације приказати на површини.
И на крају, можемо употријебити популацију бијелих патуљака како бисмо добили наговјештај о њиховом унутрашњости, јер однос између њихових маса и њихове величине овиси о прецизним квантно-механичким односима који управљају њиховим унутрашњостима.
Нова истраживања нарочито сугерирају да се већина бијелих патуљака треба охладити брже него што смо мислили, вибрирати нешто рјеђе него што то сугерирају старији модели и бити нешто већа од очекиване него да нисмо узели у обзир овај реалистичнији модел. Сада су астрономи довољно прецизни да изврше мерења како би видели да ли заиста разумијемо та егзотична окружења или треба ли нам још једна пукотина.
- 8 начина на које можете видети Еинстеинову теорију релативности у стварном животу
- 11 фасцинантних чињеница о нашој галаксији Млечни пут
- 11 највећих неодговорених питања о тамној материји
Паул М. Суттер је астрофизичар у Државни универзитет у Охају, домаћин Питајте свемира и Свемирски радиои аутора Ваше место у универзуму.
