Бяло джудже


     Бялото джудже е звезда подобна на Слънцето, която е изчерпала своето ядрено гориво. До края на altядреното й изгаряне, този вид звезда изхвърля по-голямата част от външния си материал, като създава планетарна мъглявина.  Остава само горещото ядро на звездата. Това ядро се превръща в много горещо бяло джудже, с температура над 100 000 градуса по Келвин. Бялото джудже се охлажда през следващите милиарди години.   Близко разположени  млади бели джуджета са открити като източници на рентегенови лъчи с  мека или по-ниска енергия. Наскоро меките рентгенови лъчи са се превърнали в мощен инструмент в изследването на състава и структурата на тънката атмосфера на тези звезди.
  Типичното бяло джудже е на половината от масата на Слънцето, но е по-голямо от Земята.  Бяло джудже с размерите на Земята има плътност от 1 x 109 кг/м3. Земята има средна плътност от само 5.4 x 103 кг/м3. Това означава, че бялото джудже е 200 000 пъти по-плътно. Това прави белите джуджета една от най-плътните колекции на материя, надминати само от неутронните звезди.

                      Какво е във вътрешността на бялото джудже?
     Тъй като бялото джудже не е в състояние да създаде вътрешно налягане (например от освобождаването на енергия при ядрен синтез, защото синтезът е престанал), се уплътнява гравитацията навътре, докато дори и атомите на електроните, които съставят бяло джудже се смазват взаимно. При нормални обстоятелства, идентичните електрони (тези с един и същи "спин") нямат право да заемат едно и също ниво на енергия. Тъй като има само два начина един електрон да се върти, само два електронамогат да заемат едно ниво на енергия. Това е, както е известно във физиката, “принципът на изключването на Паули”. В един нормален газ, това не е проблем, защото няма достатъчно електрони, които да се носят наоколо, за да се запълнят всички енергийни нива. Но в бялото джудже, плътността е много по-висока, и на електроните са много близо едни до други. Това се нарича "изроден" газ, което означава, че всички енергийни нива в неговите атоми са запълнени с електрони. След като звездата е изродена, гравитацията не може да я компресира повече, защото квантовата механика гласи, че няма свободно място,  то тогава трябва да бъде намерено. Така че,  нашето бяло джудже ще оцелее, не от вътрешния синтез, а от квантово-механичните принципи, които да възпрепятстват неговия пълен колапс.


    

   Колкото по-масивно е едно бяло джудже, толкова е по-малко на размер. Това е така, защото колкото повече маса има бялото джудже, толкова повече неговите електрони трябва да се притиснат взаимно, за да поддържат достатъчно пасивно налягане, което да подкрепи допълнителната маса. Въпреки това, има лимит за размера на масата, която едно бяло джудже може да има. Субрахманян Чандрасекар откри, че тази граница трябва да бъде 1,4 пъти масата на Слънцето. Това е известно като "границата на Чандрасекар".
      С гравитация на повърхността 100 000 пъти по-силна от тази на Земята, атмосферата на бялото джудже е много странна. По-тежките атоми в атмосферата потъват, а по-леките остават на повърхността. Някои бели джуджета имат атмосфери, съставени от почти чист водород или хелии, т.е. най-леките елементи. Също така  гравитацията дърпа атмосферата в близост около него в един много тънък слой. Ако това се случи на Земята, горната част на атмосферата ще бъде под върховете на небостъргачите.
    Учените предполагат, че има кора с дебелина 50 км под атмосферата на много бели джуджета. В дъното на тази кора има кристална решетка от въглеродни и кислородни атоми. Тъй като диамантът е само кристализирал въглерод, може да се направи сравнението между хладното въглеродно / кислородно бяло джудже и диаманта.

alt