ცხოვრება და ვარსკვლავები სიკვდილი

Original web-page: http://faculty.wcas.ჩრდილოდასავლეთის.edu/~infocom/The%20Website/pressure.html

დევიდ ტეილორი/David Taylor

მნიშვნელობა ზეწოლის ქვეშ
უნდა გვესმოდეს, ვარსკვლავი, თქვენ უნდა გვესმოდეს,  ზეწოლა. დაბადებიდან სიკვდილამდე, შიდა წნევა ვარსკვლავი ქმნის საკუთარი წონა არის ყველაზე დომინანტური ფაქტორია ვარსკვლავი ცხოვრება.დავუშვათ, რომ თქვენ მიიღოს ბევრი რამ ქვიშა, და დაამატოთ მეტი ქვიშა მას. წყობის გახდება უფრო დიდი. შეიძლება წარმოვიდგინოთ, რომ ეს არის ასევე ჭეშმარიტი პლანეტები ან ვარსკვლავი, და ეს არის – მაგრამ მხოლოდ წერტილი. საქმე ის არის, რაც ჩვენ მოვუწოდებთ “მყარი ნაწილაკების” არის არაფერი მიკროსკოპულში. მნიშვნელობა შედგება პატარა ატომები. თუ თქვენ ვერ გაფართოებას ბირთვს ატომი ზომის მარმარილოს, მაშინ მოხდეს სამი  მილიარდი  ტონა და მომავალი უახლოეს ბირთვი იქნება ორი კილომეტრის მოშორებით. შორის ბირთვი არსებობს მხოლოდ მსუბუქი ელექტრონი “ღრუბლები”. (იხილეთ  ფირფიტა 1  მეტი ინფორმაცია ელექტრონი ალბათობა ღრუბლები.)მილიარდი ტონა, ნახევრად დუიმიანი მარმარილო გაბნეული მილის გარდა, ბევრი ცარიელი სივრცეა და არა მყარი ნივთი. ფაქტორი, რომელიც მატერიას “მყარი” ხდის, ატომებს შორის მოქმედი ელექტრომაგნიტური ძალაა. ეს ძალა, ისევე როგორც კვანტური მექანიკის წესები, ატომების გადაკეტვა, რომლებიც ადამიანებს სიამოვნებით უწოდებენ “მყარი”, რადგან მათ შეუძლიათ წინააღმდეგობა გაუწიონ ნებისმიერ კომპრესიულ ძალას, რომელსაც ჩვენი ტექნოლოგია შეუძლია. მაგრამ ისინი არ არიან. არაფერია მყარი, თუ მასზე ზეწოლის გამოყენება ვრცელდება. იდეა, რომ უფრო მეტი მასა თანაბარი მოცულობის ტოლფასი უნდა იყოს მხოლოდ “პატარა” ობიექტებისთვის, როგორიც არის პლანეტა დედამიწა, რომლის წონაც საკმარისი არ არის საკმარისად შეკუმშოს მათი ბირთვით. (თუმცა მარსის ან დედამიწის პატარა პლანეტებისთვისაც კი, ცენტრალური ზეწოლა ჯერ კიდევ დიდია, დედამიწას აქვს დაახლოებით 20% -ით ნაკლები მოცულობის მოცულობის მოლოდინი, რომელსაც შეუძლია მისი ქიმიის საფუძველზე, რადგან მისი წონა შეკუმშული აქვს ცენტრალური რკინის ძირითადი დაახლოებით ორჯერ სიმკვრივის რკინის ნაპოვნი ზედაპირზე.)როგორც პლანეტები უფრო მასიური, ტენდენცია გრავიტაციული შეკუმშვის იზრდება, სანამ საბოლოოდ, ერთი მასა დაახლოებით 1.7-ჯერ, რომ იუპიტერის1  (540 დედამიწის მასები), ერთი აღწევს კრიტიკულ წერტილში, სადაც პლანეტის აჩერებს სულ უფრო! მიღმა ამ კრიტიკულ მომენტში2 და დასძინა, უფრო მასობრივი პლანეტის რეალურად ხდის  მცირე  რადგან შეკუმშვის ქმნის ზედმეტი მასა მეტია მოცულობა ზედმეტი მასა. (ფირფიტა 2  აქვს უფრო დეტალურად.)იმის გამო, რომ სუპერ მასიური პლანეტები დ მცირდება რადიუსში იზრდება მასა, მათი სიმკვრივე (მასა იყოფა მოცულობა) არის სტრატოსფერო, ბევრჯერ, რომ ტყვიის. ცენტრალური ტემპერატურა და ზეწოლის სუპერ მასიური პლანეტები არიან იმდენად დიდია, რომ ატომები ვერ ბონდის ერთმანეთს, ანუ, ქანების და ყინულის და სხვა ნაერთები არ შეიძლება არსებობდეს. ყველა თქვენ შეგიძლიათ ინდივიდუალური ატომებს მცურავი შესახებ. აქედან გამომდინარე, უფრო ზუსტი ვფიქრობ სუპერ პლანეტები ძალიან მძიმედ შეკუმშული ბურთები გაზის, ვიდრე როგორც თხევადი ან მყარი ძირითადი ატმოსფეროს შემოხვეული. ბირთვი ზეწოლა ასევე ზღუდავს როგორ მასიური პლანეტა შეიძლება იყოს: ძალიან მკვრივი, მოლურჯო პლანეტის ილუსტრირებული  ფირფიტა 2 მასა მარჯვენა კიდეზე, სადაც შეგიძლიათ შესუსტებას ბურთი ცივი გაზის და კიდევ ველოდებით, რომ ეს იქცევიან ბურთი ცივი გაზი. ზედა მარცხენა ფირფიტა გვიჩვენებს, საოცარი შედეგი, თუ თქვენ გადატანა მიღმა, დაახლოებით 75 იუპიტერი (24,000 დედამიწის მასები): წყალბადის შერწყმა გაუჩნდა და “პლანეტა” იწყებს ბრწყინავს! იგი გახდა ჯუჯა ვარსკვლავი.ჩვენ განვიხილავთ, თუ რა წყალბადის შერწყმა და როგორ ეს წარმოშობს უხვად მიწოდება ან რაოდენობა რაოდენობით ბირთვული ენერგია, ცოტა მოგვიანებით. მნიშვნელოვანი ისაა, რომ თაობის გათბობის სიღრმეში პლანეტაზე/ვარსკვლავი რადიკალურად გარდაქმნას იგი. ინერტული სუპერ პლანეტები უბრალოდ მცირდება, როგორც თქვენ წყობის უფრო მასა, მაგრამ სიცხე ვარსკვლავი მკვეთრად ამაღლებს ზეწოლა მისი მოქმედება და აფერხებს რაიმე შემცირება. მართლაც, დიდი ენერგიის გამომუშავება უფრო ვარსკვლავს როგორიცაა ჩვენი მზე იწვევს მათ swell უზარმაზარ (თუმცა მსუბუქი და ფუმფულა) ბურთები ბევრად უფრო შთამბეჭდავი, ვიდრე რომელიმე პლანეტაზე. (იხილეთ  ფირფიტა 3  მეტი ინფორმაცია მზე.)

თუმცა, მზე და სხვა ვარსკვლავები შეინარჩუნებენ თავიანთ მოცულობას მხოლოდ იმდენად, რამდენადაც ისინი სითბოს წყაროს წარმოქმნიან მაღალი წნევის გაზის წარმოქმნას და სითბოს წყაროს არ შეუძლიათ სამუდამოდ გაგრძელდეს. მას შემდეგ, რაც გრავიტაციული შეკუმშვის არის ის, რაც ჩვენ ვართ დაინტერესებული ამ მომენტში, მოდით ფუნჯი განზე სითბოს თაობა, როგორც უბრალო დროებითი გზისპირა და გადაადგილება. დავუშვათ, რომ ჩვენ გვყავს 75 მ.ჯ. პლანეტა/ვარსკვლავი, რომელიც ვერ გამოიმუშავებს სითბოს. რა მოხდება ამ შემთხვევაში, როგორც ჩვენ ვამატებთ მასას?

ეს გრძელდება, რა თქმა უნდა. მოკლედ რომ ვთქვათ, მასიური ობიექტები (სითბოს წყაროს გარეშე) არასდროს შეჩერდება, რადგან ისინი უფრო მასიური ხდებიან. მაგრამ, როგორც ისინი გადადიან 100 იუპიტერის მასების სფეროში, ისინი შეცვლიან იმას, რომ ისინი შეამცირებენ.

როგორც ატომები ვარსკვლავი დაპრესილი უფრო მჭიდროდ ერთად, ისინი საბოლოოდ მიაღწიოს წერტილში, სადაც ელექტრონი ღრუბლები მიმდებარე ბირთვი დაიწყოს გადახურვა. ეს იწვევს ფიზიკის ვარსკვლავი მიიღოს მკვეთრი გადაიქცევა ძალიან უცნაური ტერიტორიაზე, რადგან ეს ნიშნავს, რომ კვანტური მექანიკის არის აყალიბებდნენ, ვიდრე კლასიკური ფიზიკა. ის ფაქტი, რომ ელექტრონები ნამდვილად ღრუბლები და არა მყარი ობიექტები (იხ  ფირფიტა 1) შეიძლება გამოიწვიოს თქვენ გვჯერა, რომ ეს იქნება ადვილი შესუსტებას ელექტრონები ერთად – და თქვენ იქნება საკმაოდ არასწორია. ელექტრონები კვანტური მექანიკა ღრუბლები, არ სუნთქვის აფეთქება საჰაერო და, როგორც ეს ხდება, კვანტური მექანიკის სასტიკად გმობს გადახურვის ელექტრონი ღრუბლები. (ეს უკმაყოფილების არის ტექნიკურად ცნობილია როგორც  პოლ გამორიცხვა პრინციპიმას შემდეგ, რაც ფიზიკოსი ვოლფგანგ პოლ). ეს არ არის ადვილი კონდენსირდება დისკუსია კვანტური მექანიკა თეორიის რამდენიმე პუნქტის, მაგრამ, საბედნიეროდ, ჩვენ მხოლოდ უნდა დაფაროს რამდენიმე ძირითადი პუნქტები.

ყველა თქვენ უნდა იცოდეთ შესახებ კვანტური მექანიკის ვარსკვლავები
ატომები მზადდება პროტონების, ნეიტრონების და ელექტრონი.პროტონებისა და ნეიტრონების შექმნას ატომებს და ძალიან მკვრივი, მასით წარმოუდგენელი 1018  კგ/მ3. (თუ მთელი დედამიწა იყო შეკუმშული პროტონული/ნეიტრონული სიმკვრივეების, რომ ის მხოლოდ 700 ფეხზე მასშტაბით.) ატომური ბირთვების ამგვარად იქცევიან ძალიან პატარა, მაგრამ ძალიან მძიმე ნაწილაკების. ელექტრონები არიან სხვადასხვა ქვაბი თევზის. გაცილებით ნაკლებია ხშირი, ვიდრე პროტონს და ნეიტრონების (by ფაქტორი 1013), ელექტრონები, როგორც წესი, განაცხადა, რომ “ორბიტაზე” ატომური ბირთვების პოპულარული მწერლები, მიუხედავად იმისა, რომ ყველაზე მეტად ჩვენს ფიზიკის საზოგადოების ჩაყარეს ცნება წერტილი ნაწილაკების ელექტრონები უკან 1927. როგორც შემუშავდა  ფირფიტა 1, ელექტრონები არ არის ნაწილაკები, როგორც ასეთი. ისინი უფრო რთული პირები, რომლებიც მოქმედებენ, როგორც ტალღების ყველაზე მეტი დრო, მაგრამ განახორციელოს დისკრეტული მასა და იმპულსი, როგორც იმისა, რომ ისინი ნაწილაკები.

ახლა,  კვანტური მექანიკის  ეწოდება  კვანტური მექანიკის, რადგან ელემენტარული ნაწილაკების, როგორიცაა ელექტრონული ჩვეულებრივ შეზღუდული დასაკავებლად ენერგია და იმპულსი სახელმწიფოების (ან ენერგეტიკულ დონეზე, თუ გნებავთ), რომ არსებობს მხოლოდ კონკრეტული რაოდენობრივად ღირებულებებს. მხოლოდ ელემენტარული ნაწილაკების მოძრავი თავისუფლად სივრცეში, ინტერაქციაში არაფერი, შეუძლია მიიღოს ნებისმიერი ენერგია იმ გზით, რომ მანქანა გზატკეცილზე შეუძლია ნებისმიერ სიჩქარე. იყიდება ელექტრონული შიგნით ატომი შესაძლო ენერგიის აცხადებს, რომ ეს შეიძლება დაიკავონ არიან ანალოგიური კრატი გარემოში კიბე. (იხილეთ  სურათი 1 სწორი.) კრატი შეიძლება იყოს ერთი ნაბიჯია, და შემდეგ, მაგრამ მას არ შეუძლია დაისვენოს სადმე შორის. მსგავსად კრატი, ელექტრონული შეიძლება სპონტანურად ახსნას “ქვემოთ” კიბე სახელმწიფო ქვედა ენერგია, მაგრამ ეს არ გადავა “ზემოთ” კიბეებზე გარეშე შემავალი ენერგია გარედან. განსხვავებით კრატი, თუმცა, ელექტრონული ყოველთვის გადაადგილება ქვევით ადრე თუ გვიან, ან გარე ძალების დახმარებით. და ძალიან განსხვავებით კრატი, შეუძლებელია პროგნოზირება, როდესაც ელექტრონი შეიძლება ამის გაკეთება: ყველა შეგიძლიათ მიუთითოთ ალბათობა რამდენი ხანი შეიძლება მიიღოს. (თუ გსურთ დააყენებს კრატი/კიბეები ანალოგიის ექსტრემალური, მაშინ თქვენ წარმოიდგინეთ კრატი ერთად წყნარად კურდღლის ჩაკეტილები. თქვენ იცით, რომ გადაადგილება მხრიდან მხარეს კრატი დაეცემა ქვემოთ კიბეებზე საბოლოოდ, მაგრამ თქვენ არ იცით, როდის.)

კიდევ ერთი გზა ელექტრონი განსხვავდება კრატი არის ის, რომ ორი კრატიs მოხარულია მითითებული იმავე ნაბიჯი, მაგრამ ორი ელექტრონები არ არის. მარტივად რომ ვთქვათ, ორ ელექტრონს არ შეუძლია იმავე კვანტური სახელმწიფო დაიკავოს. ისინი შეიძლება და ხშირად გააკეთონ იმავე სივრცეში, მაგრამ ეს განსხვავებულია. (წარმოიდგინეთ სხვადასხვა სიგარებისგან განსხვავებული სიგარეტებიდან ჰაერის შერევა, რაც მე ვგულისხმობ, როდესაც მე ვგულისხმობ ორ ელექტრონსს, რომ იგივე ადგილი დაიკავოს, ორივე მათგანს აქვს იგივე ალბათობა, რომ იგივე იყოს. გააკეთეთ იმავე სივრცე და ერთდროულად გააჩნიათ იგივე ენერგია და იმპულსი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ სიგარეტის მოწევის ღრუბლები მართლაც მოიქცევა ელექტრონების მსგავსად, მაშინ იმავე ტემპერატურისა და ფერის ღრუბლებს ვეღარ სვამენ, როგორც ქანების მსგავსად, ვიდრე ნაზავი! მათ შეეძლოთ მხოლოდ აურიეთ, თუ ისინი განსხვავებულ ტემპერატურაზე იმყოფებოდნენ ან სხვადასხვა ფერები ჰქონდათ. თუ ეს ოდნავ უცნაური აღმოჩნდა – კარგად, მე ვთქვი, რომ ეს არ იყო ადვილად ასახული კვანტური მექანიკის რამდენიმე პუნქტში. აქ მთავარი ისაა, რომ ელექტრონები დაემორჩილებიან გამორიცხვის წესს, რომელიც კრძალავს მათ იმავე კვანტური დონის ოკუპაციას.

ჩვეულებრივ, თუმცა, ეს გამორიცხვა წესი ვრცელდება მხოლოდ ელექტრონები, რომლებიც იმავე ატომი. იყიდება “ნორმალური” საკითხზე (როგორიცაა სახის თქვენ მზადდება), ელექტრონები არიან ერთვის ბირთვი, რომლებიც სავსეა მასშტაბით სივრცის გსურთ ამდენი მარმარილოები მიმოფანტული მილის გარდა. არსებობს უამრავი ოთახი მცირე საოჯახო ელექტრონები თითოეულ ატომი აქვს ყველაზე ხელსაყრელი – ეს არის, ყველაზე დაბალი ენერგია – აცხადებს ყველა საკუთარ თავს. (იხილეთ  ფირფიტა 4  for ილუსტრაცია).

ეს ბედნიერი შეთანხმება დასასრულს უახლოვდება, რადგან ელექტრონულ ღრუბლებს იწყებენ დამშლელ ვარსკვლავს. მათი მზარდი პროცენტული მაჩვენებლები ერთმანეთთან ერთად გაანადგურეს, კვანტური მექანიკის წესები ითხოვენ, რომ კუბური სანტიმეტრის მხოლოდ ერთი ტრილიონი ტრილიონი ტრილიონი ტრილიონი ელექტრონებით რჩება თავდაპირველი, ყველაზე დაბალი ენერგეტიკის სახელმწიფოში. იფიქრეთ ქალაქის ურბანულ საცხოვრებელზე: თუ მოსახლეობის სიმჭიდროვე დაბალია, ყველა ოჯახი შეიძლება იცხოვროს რაჭული სტილის სახლში. მაგრამ როდესაც სიმჭიდროვე მიაღწევს მანჰეტენს, მაშინ ადამიანი 62 ნიადაგზე ცხოვრობს. ელექტრონები საკმაოდ მოსწონს, გარდა უარესისა. მანჰეტენის კვანტური ვერსია, მთელ ქალაქში მხოლოდ ერთი ელექტრონი დაიშვება პირველ სართულზე! სხვა ელექტრონები უნდა მივიდეს მაღალ ენერგეტიკულ ქვეყნებში და ვინაიდან არსებობს მხოლოდ ერთი ელექტრონი, რამდენი ელექტრონები არ არის, ელექტრონები სწრაფად გადიან ენერგიულ ენერგიას. საშუალოდ, ელექტრონებით ჩამონტაჟებული ვარსკვლავი აწარმოებს 100,000 ვოლს ენერგეტიკას, რომელიც შეესაბამება “ელექტრონულ ტემპერატურას”, რომელიც ასევე აღემატება ერთი მილიარდი გრადუსს კელვინი3- ს, თუ ფიქრობთ, რომ ელექტრონები მხოლოდ ცხელ აირში ნაწილაკებად მიიჩნევენ (ეს არის 100,000 ვოლტი გაცილებით მეტია, ვიდრე ელექტრონების დაშორება ინდივიდუალური ბირთვებისგან, ამიტომ ელექტრონები თავისუფალია ვარსკვლავის ერთი მხარისგან მეორეზე გაზის მსგავსად). ამ საკითხზე ნათქვამია ფიზიკოსების მიერ შექცეული ახალი და თავისებურ მდგომარეობაში ე.წ. ელექტრონულ-დეგენერატის საკითხი.

ამ ეტაპზე ჩვენი ვარსკვლავი აქვს ალბათ კვარტალში მზის მასის (დაახლოებით 80,000 დედამიწის მასები), შეფუთული შევიდა მოცულობა არ არის ბევრი ორჯერ მეტი დედამიწის რადიუსი. ეს არის ხშირი, რომ ერთი ბარათი ბოთლი ელექტრონი-დეგენერატი საკითხზე ახლოს მის ზედაპირზე, რომ მოხდეს 50 ტონა. ასეთი ობიექტები არ ნიშნავს თეორიულ: ირმის ნახტომი გალაქტიკაში შეიცავს შესაძლოა ათი მილიარდი მათგანი, და პირველი იყო აღმართული 1862 წელს ასტრონომებმა ეხება მათ, როგორც  თეთრი ჯუჯები, რადგან ისინი ძალიან მცირე და თეთრი ცხელი. (სიამაყე მავალდებულებს აღინიშნოს, რომ ტელესკოპი ჩრდილოდასავლეთის ის ძვირფასო ობსერვატორია იყო ძალიან ინსტრუმენტი, რომელიც გამოიყენება, რათა ისტორიული 1862 მხედველობა! პატიოსნება აიძულებს, რომ მე ვაღიარებ, რომ ჩრდილოდასავლეთის არ შეიძინონ ტელესკოპი, სანამ 1887; 1862 წელს ტელესკოპი ჯერ კიდევ ბოსტონში, სადაც ეს იყო წარმოებული.)

ნორმალური საკითხით – გაზი, თხევადი ან მყარი – ერთი აითვისა ატომები, როგორც მინიატურაური მზის სისტემები, “პლანეტარული” ელექტრონების ღრუბელი ბირთვული “მზის” გარშემო. რამოდენიმე ელექტრონს ეძლევა საშუალება მოიქცეს ტროლეიდის მანქანები და შეიძლება მეზობელ ატომებს შორის გაზიარონ ქიმიური ობლიგაციების შექმნა, მაგრამ ეს ყველაფერია. ელექტრონულ-დეგენერატის საკითხში, როგორც წარმოიდგენენ, ამ “მზის სისტემის” სურათი არ მუშაობს. დეგენერაციული ნივთიერების ელექტრონებები შეკუმშული არიან იმდენად მჭიდროდ, რომ ისინი უფრო ან ნაკლებად მოიქცევიან, თითქოს მთელი ვარსკვლავი ერთი დიდი კვანტური სისტემაა. ისინი ქმნიან ელექტრონულ აირს და იქცევიან ძალიან შებრუნებული სითხის მსგავსად ვარსკვლავის შიგნით. ელექტრული შიშველი ბირთვები უფრო ნაკლები “მზის” მსგავსად იქცევიან და უფრო მეტნაკლებად იყენებენ ელექტრულ გაზს.

გასაკვირია, რომ ბირთვების მოძრაობა თითქმის მთლიანად არ არის გამოწვეული ამ ცვლილებით მათ ელექტრონულ გარემოში. ისინი კვლავ გადაადგილდებიან, თითქოს ისინი ნორმალურ გაზზე არიან, ვიდრე ელექტრონულ დეგენერატს. ამისათვის ორი მიზეზი არსებობს. პირველი, ბირთვები არ არიან ელექტრონები. წესები, რომლითაც ელექტროენერგიის ენერგია სრულიად შეუსაბამოა პროტონებისა5 და ნეიტრონების6, რომლებიც ქმნის ბირთვს. (პროტონები და ნეიტრონები საკუთარი კვანტური ქვეყნების აქვთ, მადლობას გიხდით.) მეორეც, ბირთვი გაცილებით უფრო მჭიდროა და მასიურია ვიდრე ელექტრონები. როგორც ბირთვების გადაადგილება, ისინი დაბრკოლებენ ელექტრონების ელექტრონებს, როგორც ტყვია არის ატმოსფერული ტენიანობა.

რას ნიშნავს ეს, თუ გადაიზარდა ან მაგარი ელექტრონი-დეგენერატი საკითხზე, მაშინ  ბირთვების  გადაადგილება სწრაფად ან ნელა ისე, როგორც ნორმალურ აირით. მაგრამ განსხვავებით ჩვეულებრივი გაზის, ელექტრონები არ მაინტერესებს და არ მიბაძოს. ისინი არ ერთვის კონკრეტული ბირთვი აღარ და, ფაქტობრივად, ერთადერთი ფაქტორი, რომ აქვს რაიმე ზეგავლენა მათ ბრძოლას დააყენებს თავს შემდგომი გარდა და თავიდან გამორიცხვა წესით. ეს ბრძოლა შედეგები დიდი შეკუმშვის ქმნის დიდი სიმძიმე თეთრი ჯუჯა, და სიმძიმის არაფერი აქვს ტემპერატურა. ამდენად, ელექტრონული გაზის პასუხობს მხოლოდ ცვლილებები  მასობრივი თეთრი ჯუჯა (ანუ, ცვლილებები თავის სიმძიმის), და არა ცვლილებები მისი ტემპერატურა, რომელიც, თავის მხრივ, იმას ნიშნავს, რომ თეთრი ჯუჯა არ იცვლება ზომის ყველა, როგორც ეს თბება და დამთავრდება.

ეს უკანასკნელი ძალიან კრიტიკულია, რადგან მოგვიანებით ვნახავთ. ნორმალური გაზების ცვლილების მოცულობა, როდესაც ისინი გაცხელებულ ან დამთავრდება, რის გამოც ცხელი ჰაერის იზრდება და ქულერი გადის. მაგრამ ელექტრონულ-დეგენერაციული საკითხი უფრო ეგზოტიკურ, ფანტასტიკურად დაძაბულ სითბოს ჰგავს, ვიდრე ეს გაზია, ხოლო სითხეები არ იცვლება მოცულობით, როდესაც ისინი გაცხელებენ. ისინი მხოლოდ ცხელია. ამდენად, ელექტრონულ-დეგენერაციული ნივთიერება ბევრად უფრო რთულია, ვიდრე ნორმალურია. (ენერგია აძლიერებს ელექტრონის მაღალ დონეს და აღემატება მთელს ელექტრონულს ყველაფერს, რაც ვარსკვლავის მასას იღებს.

მოკლედ, როდესაც საქმე ეხება, თუ როგორ რეაგირებს მომატებული წნევა ან ტემპერატურა, თეთრი ჯუჯები მოიქცევა უფრო “მყარი” ორგანოები, როგორიცაა დედამიწა, ვიდრე ისინი, როგორც აირისებრი ორგანოები, როგორიცაა იუპიტერი ან მზე. ჩვენ თითქმის მივიღეთ სრული წრე ჩვენს მასობრივ საკითხებზე.

თითქმის.

1931 წელს, თეორიული ასტროფიზიკოსი სუბრამომანიან შანდრახარი (მაშინ მხოლოდ 21 წლის) გამოაქვეყნა ტრიო გასაოცარია ნაშრომების ელექტრონული დეგენერატი საკითხზე.მისი გათვლებით აჩვენა, რომ, როგორც თეთრი ჯუჯა უფრო მასიური ის აუცილებლად უნდა მივუდგეთ კრიტიკული წერტილი. ეს აღმოჩნდება შედეგი  აინშტაინის ფარდობითობის თეორიადა მას შემდეგ, რაც მე არ მესმის, ფარდობითობის პუნქტის, მე მხოლოდ გამოიკვეთოს ფაქტები: ელექტრონები თეთრი ჯუჯა გააუქმა უმაღლეს ენერგეტიკულ დონეზე, მათ გადაადგილება სწრაფად. თუმცა, ერთ-ერთი ყველაზე ფუნდამენტური კანონები ფარდობითობის არის, რომ არაფერი შეუძლია გადაადგილება უფრო სწრაფად, ვიდრე სინათლის სიჩქარით (186,282 მილი წამში). როგორც ნაწილაკების მივუდგეთ ამ სიჩქარით, ისინი შეუძლებელია დააჩქაროს, რადგან ისინი დაიწყოს იძენს მასა ძალიან ენერგია, რომელიც უბიძგებს მათ! ეს განხორციელებულია ცნობილი ფორმულა E = mc2, სადაც წერია, რომ ენერგია შეიძლება გარდაიქმნას მასობრივი და პირიქით.დაახლოებით რომ ვთქვათ, ნაწილაკების ახლოს სინათლის სიჩქარე ​​მომატება მასობრივი ვიდრე ენერგია, ან სხვაგვარად რომ ვთქვათ, ისინი მძიმე, მაგრამ ისინი არ წავიდეთ სწრაფად, როდესაც თქვენ დაამატოთ ენერგია მათ. (ერთი ვერ დაეხმარება, მაგრამ ვფიქრობ, რომ მსუქანი ღორი, ჩაყრის ქვემოთ უამრავი საკვები ენერგია, მაგრამ მიღების ცხიმი და ნელა, ვიდრე უფრო სწრაფი და ძლიერი.) გამოყენება, ეს ფაქტი, ჭანდრახარი აღნიშნა, რომ ელექტრონული წნევის თეთრი ჯუჯა უნდა ჰქონდეს აბსოლუტური ლიმიტი. მაშინაც კი, თუ გაანადგურა უსასრულო სიმჭიდროვე, სიჩქარე ლიმიტი მიერ დაწესებული ფარდობითობის მაინც აიძულოს მოჭრა რაიმე სახის ზეწოლა მათ შეეძლო მოეხდინა.

ამავე დროს, საგანგაშოდ, არ არსებობს ზღვარი, თუ რამდენად მასობრივი შეგიძლიათ წყობის გადატანა თეთრი ჯუჯა.სამწუხაროა, რომ მძიმე თქვენ ერთი უფრო ძლიერი გრავიტაციული ძალა მის ზედაპირზე ხდება. ისააკ ნიუტონის ცნობილი უნივერსალური გრავიტაციის აცხადებს, რომ ძალა სიმძიმის პროპორციული 1/r2, რაც იმას ნიშნავს, რომ თუ პლანეტის რადიუსი აარიდოს ფაქტორი ორი, შემდეგ ძალა სიმძიმის მის ზედაპირზე უნდა აღდგეს ფაქტორი ოთხ .

ჭანდრახარი აჩვენა, რომ იყო წერტილში, სადაც შეუზღუდავი წინასწარ იზრდება მასა და მცირდება რადიუსში ვეღარ აკმაყოფილებს. მომწონს ჩალის არღვევს აქლემის უკან და დასძინა, უფრო მასობრივი თეთრი ჯუჯა ამ ეტაპზე გამოიწვიოს ჯუჯა გრავიტაციული შეკუმშვის უნდა აღემატებოდეს შესაძლო ზრდა ელექტრონი ზეწოლა. ამდენად ჯუჯა იქნება შემცირება, კიდევ დარჩა უარესი გრავიტაციული დისბალანსი, ვიდრე ადრე. გაზრდილი დისბალანსი, რომ მას შემცირება უფრო, რითაც გაუარესების გრავიტაციული კრიზისი. . .

მოკლედ, ჭანდრახარი გათვლებით წინასწარმეტყველებს, რომ იმ შემთხვევაში, თუ თეთრი ჯუჯა დაისვა მიღმა კრიტიკული მასა, იგი კატასტროფულად დაიშალოს! მან გათვლილი ამ კრიტიკულ მასას, რომ დაახლოებით 1.4-ჯერ მზის მასის, და ამ დროს ის ცნობილი გახდა, როგორც  ჭანდრახარი ს ზღვარი.

კარგი იქნებოდა, რომ ეს ამბავი 1931 წელს ძალიან შერეული მიღება მიიღო. კვანტური მექანიკა ჯერ კიდევ ძალიან ახალგაზრდა სუბიექტი იყო (მხოლოდ ოთხი წლის) და ბევრი ასტროფიზიკოსი ჯერ კიდევ ეჭვქვეშ აყენებდა კვანტური მექანიკის მთელ თეორიას გაითვალისწინეთ ამ კონკრეტული პროგნოზის რწმენა. როგორ, მათ შეჭამა სწრაფად, შეიძლება ობიექტი ნახევარი კიდევ მასიური როგორც მზე და უკვე შეკუმშული თითქმის წარმოუდგენელი სიმჭიდროვე, უბრალოდ “დაშლის”? დაიშალოს რა? ეს იყო აბსოლუტურად აბსურდი. თუ მისი ლოგიკური დასკვნის გაკეთების შემთხვევაში, ჭანდრახარი- ის მუშაობამ მიუთითა, რომ ლითონის ჯუჯა აიძულა ლიკვიდიულად გაუჩინარება – ან უფრო სწორად, დაუყოვნებლივ იქნებოდა უსასრულო წერტილი. ასტრონომების ნაკლებობა არ იყო სკეპტიკურად ამ იდეის შესახებ, რბილად რომ ვთქვათ. სერ არტურ ედინგტონმა, პირველმა ასტრონომმა აინშტაინის პროგნოზის გადამოწმება გამოიწვია, რომ მზის სიმძიმის ვარსკვლავის შუქის წარმოდგენა და შესაძლოა მისი დროის ყველაზე პატივცემული ასტრონომი, უბრალოდ ხელიდან არ გაუშვეს პროგნოზი. სინამდვილეში ეს იყო ძირითადად ედდინგის ვოკალი კრიტიკის თეორია, რამაც მას თითქმის ათწლეულის უკეთესი ნაწილი გაუჩნდა.

ამ დროისთვის ასტრონომებმა ათეული თეთრი ჯუჯის ვარსკვლავები აღმოაჩინეს. . . და არა აქვს ერთი მასა ზემოთ 1.4 მზის მასები, რამდენადაც შეიძლება განისაზღვროს. იყო რამდენიმე, ვინც ფიქრობდა, რომ ეს იყო ძალიან მწვავე, რადგან მთელ იდეაზე მხოლოდ შანდრაშარის ლიმიტი ითვლებოდა. როგორც მოგვიანებით ვნახავთ, რა ხდება მაშინ, როდესაც თეთრი ჯუჯა გადაღებულია 1.4 მზის მასების მიღმა, მშვენიერი და რთული ხდება, მაგრამ სანამ ჩვენ შეგვიძლია ვთქვათ ეს ამბავი, ჩვენ უნდა გავამახვილოთ ყურადღება ვარსკვლავურ დაბადებამდე, რასაც ჩვენ გავაკეთებთ მომდევნო სექციაში.

სანამ გავაგრძელებ, აღვნიშნავ, რომ 1937 წელს ედინგტონსა და სხვა ბრიტანელ ასტრონომებს შორის თეორიების მტრული დამოკიდებულება ჩერქეზმა დატოვა კემბრიჯი ჩიკაგოს უნივერსიტეტის ფაკულტეტის პოზიციაზე, სადაც ის დარჩა დანარჩენი სიცოცხლისთვის. 1983 წელს მან მიიღო ნობელის პრემია ფიზიკაში, უპირველეს ყოვლისა, მისი მუშაობისთვის თეთრი ჯუჯების შესახებ.

 

 

 

 

ფირფიტა 1
ფირფიტა 2

1 – იუპიტერი მზისგან მეხუთე პლანეტაა. ეს არის მზის სისტემაში ყველაზე დიდი მასიური ობიექტი, გარდა მზისა და სინათლისა, რადგან იუპიტერი და მზე შედგება თითქმის მთლიანად წყალბადის და ჰელიუმის გაზისგან, იუპიტერი ჰგავს მზეზე ბევრად მეტს, ვიდრე დედამიწას. დედამიწის დიამეტრის ათი ჯერ და მასში 318 დედამიწის მასივში იუპიტერი 2.4-ჯერ მეტი მასიურია, ვიდრე ყველა დანარჩენი პლანეტები და მთვარე მზის სისტემაში. ავტორი ისაკი ასიმმომა ერთხელ თქვა, რომ “მზის სისტემისგან შედგება მზე, იუპიტერი და პატარა ნამსხვრევები”.

2 – პირი, რომელიც მოითხოვს ტრადიციული წესების აბსოლუტური დაცვას, ეს თეორიული მაქსიმალური დამოკიდებულია რამდენიმე ვარაუდი, როგორიცაა თუ არა პლანეტის შედგება ძირითადად წყალბადის და ჰელიუმი, ან არა. ჩვენი მიზნებიდან გამომდინარე, 1.7 იუპიტერის მასების შეფასება სასიკეთოა.

ფირფიტა 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ნოტაცია 10 18  მხოლოდ იმას ნიშნავს, რომ თქვენ გაქვთ ერთი მოჰყვა 18 ნული. ანალოგიურად, 10 -18  იმას ნიშნავს, რომ თქვენ გაქვთ ნულოვანი, ათობითი წერტილი, მაშინ 17 ნული და ერთი.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ფირფიტა 4

3 – ხარისხი კელვინი იგივეა, რაც გრადუსი, გარდა იმისა, რომ ნულოვანი C ° შეესაბამება გაყინვის წერტილი სუფთა წყალი, ხოლო ნულოვანი K ° შეესაბამება აბსოლუტური ნულოვანი, ცივი ტემპერატურა შეიძლება. აბსოლუტური ნულოვანი არის თეორიული ტემპერატურა, სადაც ყველა შუამდგომლობა წყვეტს, თუნდაც ატომური მოძრაობაში. კელვინის მასშტაბის ამიტომ ზოგჯერ ასევე მოუწოდა  აბსოლუტური ტემპერატურის მასშტაბით. აბსოლუტური ნულოვანი ხდება 0 K °, ან -459,69 F °, როგორც თქვენ გსურთ.

4 – სითბოს უბრალოდ ნაწილაკების შემთხვევითი მოძრაობა. უფრო ენერგიული მოძრაობის ინდივიდუალური ნაწილაკები, უმაღლესი ტემპერატურა მთელი.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 – პროტონს დადებითად ედება და 1836-ჯერ მეტი მასიურია ვიდრე ელექტრონი. ელექტრონები ახდენენ იგივე ბრალდებას, როგორც პროტონებს, გარდა უარყოფითი ნიშნისა, ამიტომ ბირთვთან დაკავშირებული ელექტრონების რიცხვი უნდა იყოს თანაბარი პროტონების რაოდენობა. საერთო ელექტრონები ქმნიან ქიმიას, ამგვარად ბირთვინის პროტონული რაოდენობა პირდაპირ განსაზღვრავს ქიმიას. პერიოდული ცხრილის თითოეული ელემენტი შეესაბამება ბირთვს შესაბამისი პროტონული ნომრით: ელემენტის # 8 (ჟანგბადის) აქვს რვა პროტონია და ასე შემდეგ.

6 – ნეიტრონს თითქმის იგივეა მასა, რაც პროტონებს (ნეიტრონები 0.06% -იანი მასიურია), მაგრამ არ აქვთ ელექტრული მუხტი, შესაბამისად, სახელი. ჩვეულებრივი ნივთიერებები შედგება 50% პროტონისა და 50% ნეიტრონებისგან, ამიტომ უჯრედებში ჩაკეტილ ნეიტრონებს წარმოადგენენ სამყაროში ნორმალური ნივთიერების დაახლოებით ნახევარი. თუმცა, პროტონებისგან განსხვავებით, თავისუფალი ნეიტრონები სტაბილური არ არის. ბირთვთან ერთად ნეიტრონები პროტონს, ელექტრონს, ანუ ნეიტრონს ანტი-ნეიტრინოს ეწოდება, დაახლოებით 10.6 წუთში. თავისუფალი ნეიტრონები არ იყო აღმოჩენილი 1932 წლამდე.

 

 

 

 

 

სუბრამომანიან შანდრახარი

 

 

 

 

 

არტურ ედინგტონი