«Δημιουργώντας» έναν λευκό νάνο στο εργαστήριο

Posted on 25/08/2020

0


Με τον όρο λευκός νάνος χαρακτηρίζεται το υπόλειμμα του πυρήνα ενός άστρου μικρής ή μεσαίας μάζας που απομένει μετά τον θάνατο του αστέρα αυτού. Οι λευκοί νάνοι είναι το ένα από τα τρία είδη «αστρικών πτωμάτων» (τα άλλα δύο είναι οι αστέρες νετρονίων και οι μαύρες τρύπες)

Η πυκνότητα ενός λευκού νάνου ξεπερνά την φαντασία μας. Μια κουταλιά ύλης λευκού νάνου ζυγίζει όσο ένα αυτοκίνητο στην Γη. Τα άτομα στο εσωτερικό του άστρου συμπιέζονται τόσο πολύ που βρίσκονται στα όρια της κατάρρευσης. Συμπιέστε λίγο περισσότερο έναν λευκό νάνο και θα καταρρεύσει προς ένα άστρο νετρονίων.

Οι επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν την πυκνότητα ενός λευκού νάνου στο εργαστήριο. Η κατάσταση της ύλης που προσομοιάζει με αυτή του λευκού νάνου δημιουργείται εστιάζοντας το φως ενός ισχυρού λέιζερ σε έναν μικροσκοπικό χρυσό θάλαμο, γνωστό ως hohlraum.

O θάλαμος hohlraum

Στον θάλαμο αυτό τοποθετήθηκε ένα σφαιρίδιο ενός χιλιοστού από μεθυλιδίνη (ή ⫶CH). Το σφαιρίδιο συμπιέζεται σε πίεση 450 εκατομμύρια ατμόσφαιρες, θερμαίνεται έως 35 εκατομμύρια βαθμούς και «λούζεται» από ακτίνες Χ. Όταν το σφαιρίδιο ακτινοβολείται, το εξωτερικό στρώμα του θερμαίνεται και διαστέλλεται, δημιουργώντας ένα ωστικό κύμα κρούσης προς το κέντρο του σφαιριδίου με ταχύτητα 200 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο.
Το υλικό του λευκού νάνου εμφανίζεται μόνο στο μικρό χρονικό διάστημα
των εκρήξεων, που όμως είναι αρκετό για την μελέτη της συμπεριφορά της ύλης.

Η καταστατική εξίσωση μας δείχνει την σχέση πίεσης, πυκνότητας και θερμοκρασίας ενός υλικού. Μέσα από μια τέτοια εξίσωση οι φυσικοί μπορούν να κατανοήσουν πως σχηματίζονται και εξελίσσονται οι λευκοί νάνοι.
Στο πείραμα χρησιμοποιήθηκε δείγμα μεθυλιδίνης διότι οι πειραματιστές ήθελαν να κατανοήσουν έναν σπάνιο τύπο λευκών νάνων, γνωστών ως DQ. Οι λευκοί νάνοι DQ είναι εξαιρετικά θερμοί και διαθέτουν ατμόσφαιρα αερίου άνθρακα. Παλιότερες προσπάθειες αναδημιουργίας αυτού του τύπου ύλης είχαν αποτύχει.

Αν και είναι η πρώτη φορά που ύλη λευκού νάνου σχηματίζεται στο ηλιακό μας σύστημα, σίγουρα δεν θα είναι και η τελευταία. Ο πιο μεγαλειώδης σχηματισμός θα συμβεί σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια όταν ο Ήλιος μας θα έχει εξαντλήσει το υδρογόνο καύσιμο και μετά από μια σύντομη περίοδο ως ερυθρός γίγαντας θα τελειώσει την ζωή του καταρρέοντας ως λευκός νάνος.

πηγή: https://www.universetoday.com/147543/scientists-recreate-the-density-of-a-white-dwarf-in-the-lab/
www.nature.com

Ετικέτα: