Τι είναι το εκφυλισμένο αέριο ηλεκτρονίων σε ένα λευκό νάνο;

Ένα Electron εκφυλισμένο αέριο είναι η κατάσταση της ύλης που βρίσκεται στον πυρήνα ενός λευκού νάνου αστέρι. Ακολουθεί μια κατανομή του τι σημαίνει:

εκφυλισμός:

* Σε κανονική ύλη, τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν διαφορετικά επίπεδα ενέργειας. Ωστόσο, σε ένα λευκό νάνο, η τεράστια πίεση από τα ηλεκτρόνια βαρύτητας αναγκάζει τα ηλεκτρόνια στις χαμηλότερες δυνατές ενεργειακές καταστάσεις. Αυτό σημαίνει ότι όλα τα διαθέσιμα επίπεδα ενέργειας κάτω από ένα συγκεκριμένο σημείο είναι πλήρως γεμάτες.

* Αυτή η πλήρωση των επιπέδων ενέργειας είναι αυτό που ονομάζουμε "εκφυλισμός". Είναι σαν ένα γεμάτο ανελκυστήρα όπου κανείς δεν μπορεί να κινηθεί πια.

Εκφυλισμός ηλεκτρονίων:

* Αυτός ο εκφυλισμός αναφέρεται ειδικά στα ηλεκτρόνια που βρίσκονται σε αυτή την εξαιρετικά πυκνή, σφιχτά συσκευασμένη κατάσταση. Είναι ουσιαστικά καταψύχονται στα χαμηλότερα επίπεδα ενέργειας τους, ανίκανοι να προχωρήσουν περαιτέρω.

* Η αρχή του αποκλεισμού Pauli υπαγορεύει ότι δεν μπορούν να καταλαμβάνουν δύο ηλεκτρόνια την ίδια κβαντική κατάσταση, οπότε αντί να καταρρεύσει περαιτέρω κάτω από την έντονη βαρυτική πίεση, τα ηλεκτρόνια αντιστέκονται στη συμπίεση. Αυτή η αντίσταση δημιουργεί την εξωτερική πίεση που εξισορροπεί τη βαρύτητα και κρατά τον λευκό νάνο να καταρρεύσει σε μια μαύρη τρύπα.

Γιατί είναι σημαντικό σε λευκούς νάνους:

* σταθερότητα: Η πίεση εκφυλισμού ηλεκτρονίων είναι αυτό που υποστηρίζει έναν λευκό νάνο. Χωρίς αυτό, το αστέρι απλά θα καταρρεύσει περαιτέρω κάτω από τη δική του βαρύτητα.

* Μέγεθος και μάζα: Η πίεση εκφυλισμού εξαρτάται από την πυκνότητα των ηλεκτρονίων. Αυτό σημαίνει ότι το μέγεθος του λευκού νάνου καθορίζεται από τη μάζα του. Όσο πιο τεράστιο είναι ο λευκός νάνος, τόσο μικρότερο θα είναι, καθώς η βαρύτητα είναι ισχυρότερη και τα ηλεκτρόνια πρέπει να συσκευάζονται ακόμη πιο σφιχτά.

* Όριο Chandrasekhar: Υπάρχει μέγιστη μάζα που μπορεί να έχει ένας λευκός νάνος, γνωστός ως οριοθετημένο όριο Chandrasekhar (περίπου 1,4 φορές η μάζα του ήλιου). Εάν ένας λευκός νάνος υπερβαίνει αυτό το όριο, η πίεση εκφυλισμού δεν μπορεί πλέον να αντισταθεί στη βαρύτητα και το αστέρι θα καταρρεύσει σε αστέρι νετρονίων ή μαύρη τρύπα.

Συνοπτικά:

Ένα εκφυλισμένο αέριο ηλεκτρονίων είναι το κλειδί για την κατανόηση της δομής και της σταθερότητας των λευκών νάνων αστέρια. Είναι μια μοναδική κατάσταση της ύλης που δημιουργείται από την ακραία πίεση μέσα σε αυτά τα αστρικά υπολείμματα και είναι αυτό που τους εμποδίζει να καταρρεύσουν περαιτέρω.