Miliarde de ani de acum încolo, când soarele va fi în ultimul gât al morții (adică după ce deja s-a vaporizat Pământul), miezul său de heliu se va prăbuși în sine, trântindu-se într-o minge strâns comprimată de gaz strălucitor numită pitică albă .
Dar, în timp ce aceste pietre mormântare stelare pun deja deja peisajul nostru galactic, interioarele lor rămân un puzzle în fizică - ceea ce nu este o surpriză, având în vedere cât de ciudate sunt.
Recent, o pereche de cercetători a creat un model sofisticat pentru a „privi” interiorul unui pitic alb. Si ghici ce? Aceste ciudate cosmice ar putea face trufele pământești de rușine, deoarece se pare că au centre cremoase pline de lichide cuantice exotice.
Steaua odinioară mândră
Stele ca soarele nostru își obțin energia prin fuzionarea hidrogenului în heliu adânc în miezurile lor. Această producere a energiei nu poate dura pentru totdeauna - în cele din urmă, hidrogenul disponibil se termină și petrecerea se oprește. Însă aproape de sfârșitul vieții lor, stelele pot aprinde pe scurt luminile prin arderea heliului, lăsând în urmă un miez inert, mort de carbon și oxigen.
Dar stelele mici ca soarele nostru nu au suficientă oomfă gravitațională pentru a fuziona carbonul și oxigenul în orice elemente mai grele, cum ar fi magneziul sau fierul, și astfel mor, transformându-se în interior și eliberându-și atmosferele într-un frumos (sau gory, în funcție de punct de vedere) nebuloasă planetară.
Acest nucleu de carbon și oxigen rămâne în urmă, o fracțiune semnificativă din masa stelei este blocată în interiorul unui nucleu nu mai mare decât Pământul. Când astronomii au descoperit pentru prima dată aceste obiecte ciudate - acum cunoscute sub numele de pitici albi - au crezut că sunt imposibile, densitățile calculate crescând peste un miliard de ori mai mare decât aerul pe care îl respirăm. Cum ar putea ceva să aibă o densitate atât de extremă și să nu se prăbușească pur și simplu sub propria sa greutate teribilă?
Dar piticii albi nu sunt imposibili, iar ideile teoretice de la începutul secolului XX au rezolvat misterul cum ar putea exista piticii albi. Răspunsul a venit sub forma mecanicii cuantice și a realizat că, la densități mari, natura este, să o spunem, foarte ciudată. În cazul piticilor albi, în interior pot fi ambalate doar un anumit număr de electroni. Deoarece acești electroni învârtiți se resping reciproc, împreună creează suficientă presiune pentru a menține stelele moarte balonate, rezistând chiar și forțelor gravitaționale aproape copleșitoare.
Astfel, cadavrele stelare pot trăi trilioane de ani.
Centre pline de cremă
În timp ce aceste calcule timpurii au arătat cum pot exista pitici albi în universul nostru, astrofizicienii știau că descrierile simple nu vor surprinde pe deplin ceea ce se întâmplă în astfel de nuclee exotice. La urma urmei, aceasta este o stare de materie care este complet inaccesibilă laboratoarelor și experimentelor de pe Pământ - cine știe la ce jocuri ciudate ar putea ajunge natura, adânc în aceste inimi moarte?
Fizicienii și astronomii deopotrivă se întreabă de interioarele piticilor albi de zeci de ani, iar într-o lucrare recentă apărută în jurnalul preprint arXiv, o pereche de fizicieni teoretici ruși a propus un nou model al miezurilor adânci din piticele albe, care detaliază cum modelul lor se bazează pe și se abate de la munca anterioară și cum observatorii pot spune dacă noul lor model este exact.
În acest nou model, oamenii de știință au simulat miezul piticii albe ca fiind format dintr-un singur tip de nuclee încărcate greu (acest lucru nu este în întregime exact, deoarece piticele albe sunt un amestec de mai multe elemente precum carbonul și oxigenul, dar este un punct de plecare suficient de bun), cu aceste particule cufundate într-o supă groasă de electroni.
Această configurație presupune că piticele albe sunt suficient de calde pentru a avea interioare lichide, ceea ce este o presupunere rezonabilă, având în vedere că atunci când se nasc (sau mai degrabă, când sunt expuse în cele din urmă după moartea stelelor gazdă), acestea au temperaturi bine în exces de un milion de grade kelvins.
Straturile cele mai exterioare ale unei pitici albe sunt expuse mediului frigid al unui vid pur, permițând hidrogenului să se așeze pe suprafață, oferindu-le o atmosferă ușoară și subțire. Și în timpuri extreme, piticele albe se răcesc, formând în cele din urmă un cristal uriaș, dar este destul de îndepărtat încât în cea mai mare parte, piticele albe sunt umplute cu un lichid cuantic exotic de carbon și oxigen, deci modelul utilizat în acest studiu este relativ precis pentru o mare parte din viața unui pitic alb.
Suprafețe de semnătură
Întrucât intestinele cu pitici albi reprezintă unul dintre cele mai neobișnuite medii din univers, studierea acestora ar putea dezvălui unele proprietăți profunde ale mecanicii cuantice în condiții extreme. Dar, din moment ce oamenii de știință nu pot spera niciodată să se înfige într-un pitic alb din apropiere pentru a-l aduce pentru o vivisecție, cum putem să aruncăm o privire sub capotă?
Cercetătorii noului model au arătat cum lumina emisă de piticii albi poate fi diferită de căldură. Piticii albi nu generează căldură pe cont propriu; temperaturile lor intense sunt rezultatul presiunilor gravitaționale extreme cu care s-au confruntat atunci când se aflau în interiorul stelelor. Dar, odată ce steaua lor gazdă se aruncă în aer și este expusă spațiului, strălucește intens - în primele câteva mii de ani de la dezvăluirea lor mare, sunt atât de fierbinti încât emit radiații cu raze X.
Dar se răcește, o fac tot atât de încet, eliminându-și căldura ca radiație în spațiu. Și am urmărit piticii albi suficient de mult, încât îi putem vedea răcoritori de-a lungul anilor și deceniilor. Cât de repede se răcesc depinde de cât de eficient pot scăpa căldura prinsă pe suprafețele lor - care, la rândul lor, depinde de natura exactă a gurii lor.
O altă caracteristică pe care cercetătorii au arătat că ar putea fi folosită pentru a sonda în piticele albe este vagabila lor mereu atât de ușoară. Akin la modul în care seismografia este folosită pentru a studia miezul Pământului, machiajul și caracterul unui pitic alb schimbă modul în care vibrațiile se vor afișa pe suprafață.
În cele din urmă, putem folosi populații de pitici albi pentru a obține o idee despre interioarele lor, deoarece relația dintre masele și dimensiunile lor depinde de relațiile cuantico-mecanice precise care guvernează interioarele lor.
În special, noua cercetare sugerează că majoritatea piticilor albi ar trebui să se răcească mai repede decât ne-am gândit, să vibreze puțin mai des decât sugerează modelele mai vechi și să fie puțin mai mari decât se aștepta decât dacă nu ținem cont de acest model mai realist. Acum depinde de astronomi să facă măsurători suficient de precise pentru a vedea dacă înțelegem cu adevărat aceste medii exotice sau dacă trebuie să luăm o altă fisură.
- 8 moduri în care poți vedea teoria Einstein a relativității în viața reală
- 11 fapte fascinante despre galaxia noastră pe calea lactee
- Cele mai mari 11 întrebări fără răspuns despre materia întunecată
Paul M. Sutter este astrofizician la Universitatea de Stat din Ohio, gazda Întrebați un Spaceman și Radio spațială, și autorul Locul tău în Univers.
