Γιατί υπάρχει ένα ανώτατο όριο στη μάζα των αστεριών νετρονίων;
1. Βαρύτητα: Η τεράστια βαρύτητα ενός αστέρι νετρονίων τραβάει την ύλη του προς τα μέσα, προσπαθώντας να το συμπιέσει περαιτέρω.
2. Πίεση εκφυλισμού νετρονίων: Τα νετρόνια είναι fermions, που σημαίνει ότι υπακούουν στην αρχή του αποκλεισμού Pauli, η οποία δηλώνει ότι δεν μπορούν να καταλάβουν δύο πανομοιότυπα φερμιόνια την ίδια κβαντική κατάσταση. Αυτό δημιουργεί μια απωθητική δύναμη, γνωστή ως πίεση εκφυλισμού, που εξουδετερώνει τη βαρύτητα.
Εδώ υπάρχει ένα ανώτατο όριο:
* Καθώς ένα αστέρι νετρονίων κερδίζει μάζα, η βαρύτητά του αυξάνεται. Αυτή η αυξημένη βαρύτητα προσπαθεί να συμπιέσει ακόμη περισσότερο το αστέρι νετρονίων.
* Τελικά, η βαρύτητα γίνεται τόσο ισχυρή που ξεπερνά την πίεση εκφυλισμού. Αυτό σημαίνει ότι τα νετρόνια αναγκάζονται πιο κοντά από ό, τι επιτρέπει η αρχή του αποκλεισμού Pauli.
* Σε αυτό το σημείο, το αστέρι καταρρέει περαιτέρω, οδηγώντας σε μια μαύρη τρύπα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι καμία γνωστή δύναμη δεν μπορεί να αντέξει την τεράστια βαρύτητα σε αυτό το σημείο.
Το όριο Tolman-Oppenheimer-Volkoff (Tov) είναι το θεωρητικό ανώτατο όριο για τη μάζα ενός αστέρι νετρονίων πριν καταρρεύσει σε μια μαύρη τρύπα. Αυτό το όριο εκτιμάται ότι είναι περίπου 2-3 ηλιακές μάζες , αλλά μπορεί να ποικίλει ελαφρώς ανάλογα με την εξίσωση της κατάστασης (τη σχέση μεταξύ πίεσης και πυκνότητας) του θέματος του αστεριού νετρονίων.
Σημαντικές εκτιμήσεις:
* Η εξίσωση της κατάστασης του νετρονίου Star Matter δεν είναι απόλυτα κατανοητή. Αυτό καθιστά δύσκολο τον υπολογισμό του ακριβούς ορίου TOV.
* Μπορεί να υπάρχουν άλλες δυνάμεις που παίζουν μέσα σε ένα αστέρι νετρονίων που δεν καταλαβαίνουμε πλήρως. Αυτό θα μπορούσε να επηρεάσει το ανώτερο όριο μάζας.
* Οι παρατηρήσεις των αστεριών νετρονίων είναι συνεχώς βελτιωμένα. Αυτές οι παρατηρήσεις μπορούν να μας βοηθήσουν να μάθουμε περισσότερα σχετικά με την εξίσωση του κράτους και να βελτιώσουμε την κατανόησή μας για το όριο TOV.
Συνοπτικά, το ανώτατο όριο για τη μάζα ενός αστέρι νετρονίων υπάρχει επειδή η τεράστια βαρύτητα ενός αστέρι νετρονίων τελικά ξεπερνά την πίεση εκφυλισμού που το συγκρατεί. Μόλις συμβεί αυτό, το αστέρι καταρρέει για να σχηματίσει μια μαύρη τρύπα.
