Αστροφυσική, Διάστημα

Πώς τα άστρα παγώνουν και συρρικνώνονται

Τα αστέρια είναι τεράστιες λαμπερές μπάλες από αέριο που εκπέμπουν φως και θερμότητα, μέχρι να φτάσουν στην “τρίτη” τους ηλικία και γίνουν λευκοί νάνοι. Αν και οι αστρονόμοι γνωρίζουν ότι τα άστρα που ονομάζουμε λευκούς νάνους ψύχονται με την πάροδο του χρόνου και για πολλά χρόνια, ένας πυρηνικός φυσικός έφτιαξε πρόσφατα ένα υπολογιστικό μοντέλο για να παρακολουθήσει τα παγωμένα αυτά αστέρια. Είναι, επίσης, σε θέση να καθορίσουν τη θερμοκρασία τήξεως, την ηλικία, και τη σύνθεση των «κρυσταλλικού άστρου» τους.

Share

Τα αστέρια είναι τεράστιες λαμπερές μπάλες από αέριο που εκπέμπουν φως και θερμότητα, μέχρι να φτάσουν στην "τρίτη” τους ηλικία και γίνουν λευκοί νάνοι. Αν και οι αστρονόμοι γνωρίζουν ότι τα άστρα που ονομάζουμε λευκούς νάνους ψύχονται με την πάροδο του χρόνου και για πολλά χρόνια, ένας πυρηνικός φυσικός έφτιαξε πρόσφατα ένα υπολογιστικό μοντέλο για να παρακολουθήσει τα παγωμένα αυτά αστέρια με προσομοίωση. Είναι, επίσης, η ομάδα του σε θέση να καθορίσει τη θερμοκρασία τήξεως, την ηλικία, και τη σύνθεση του «κρυσταλλικού άστρου» της.

starsΑστρονόμοι προσομοιώνουν και συλλαμβάνουν τις στιγμές της αποσύνθεσης των ηλικιωμένων άστρων

Ο Charles Horowitz, καθηγητής στο πανεπιστήμιο της Ιντιάνα εξηγεί ότι η έρευνά του θα επιτρέψει στους αστρονόμους να συμπεράνουν την ποσότητα του άνθρακα και του οξυγόνου στο εσωτερικό των λευκών νάνων. Εν συνεχεία, αυτό θα τους βοηθήσει να δουν πώς σχηματίζεται ο άνθρακας και το οξυγόνο που αναπνέουμε, στις  πυρηνικές αντιδράσεις μέσα στα αστέρια.

Ένα λευκό νάνο αστέρι παγώνει ουσιαστικά αρχικά στο κέντρο του, φυσικά εκεί όπου η πυκνότητα του είναι μεγαλύτερη, για να γίνει ένα στερεό μίγμα από άνθρακα και οξυγόνο – τόσο πυκνό που τα στοιχεία μοιάζουν με ένα κρύσταλλο. Στη συνέχεια, το υπόλοιπο μέρος του αστεριού παγώνει σταδιακά από μέσα προς τα έξω έως ότου όλο το αστέρι γίνει παγωμένο.

Στα πειράματά τους, ο Horowitz και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν ένα υπολογιστικό μοντέλο για τη μελέτη της συμπεριφοράς δεκάδων χιλιάδων ιόντων άνθρακα και οξυγόνου. Ρυθμίζοντας τη θερμοκρασία για να κρατήσει το ήμισυ περίπου του ελεγχόμενου περιβάλλοντος στερεό και το άλλο μισό υγρό, ήταν έτσι σε θέση να προσδιορίσουν το ακριβές σημείο τήξης του υλικού μέσα σε ένα λευκό νάνο.

Το λευκό νάνο αστέρι παγώνει για δύο βασικούς λόγους, εξηγεί ο Horowitz: με τη ψύξη και την συρρίκνωση. Αυτού τους είδους τα αστέρια ξεκινούν μεν ζεστά, αλλά δεν παράγουν νέα θερμότητα, όπως κάνουν τα νεότερα αστέρια. Οι λευκοί νάνοι παγώνουν σταθερά με την πάροδο του χρόνου καθώς η αποθηκευμένη θερμότητα τους αργά αργά ακτινοβολείται μακριά στο διάστημα.

Επίσης, όταν το αστέρι φτάνει σε ένα ορισμένο μέγεθος η βαρύτητα του τραβά το υλικό του άστρου προς τα μέσα δημιουργώντας μια υψηλή πίεση. Η βαρύτητα σε αυτή την περίπτωση είναι ισχυρή, διότι ένας λευκός νάνος έχει μεν μεγάλη ποσότητα μάζας – περίπου όσο ο ήλιος μας – αλλά σε ένα πολύ μικρό χώρο – περίπου το μέγεθος της Γης. Η υψηλή πίεση αφετέρου αυξάνει την πυκνότητα του υλικού και αυτό το κάνει πολύ πιο εύκολο να παγώσει.

Πηγή: Inside Science

About the author

physics4u

Leave a Comment

Share