16 януари 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Чандрасекар и съдбата на звездите (видео)

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 19 октомври 2018 в 00:0053661
Субраманиан Чандрасекар и съпругата му Лалита Чандрасекар на церемонията по освещаване на Обсерваторията Макдоналд през 1939 г.

На днешната дата, 19 октомври, 1910 г., в Лахор, Британска Индия, сега Пакистан, е роден американският астрофизик и теоретичен физик от индийски произход, лауреат на Нобелова награда за физика, Субраманиан Чандрасекар.

През 1928 г. Субраманиан Чандрасекар, завършил студент от Индия, се отправил по море към Англия, Кеймбридж, за да се обучава там при най-големия специалист в областта на Общата теория на относителността, Артър Едингтън. Казват, че в началото на 20-те години един журналист казал на Едингтън, че е чул, че само трима души в света разбират Общата теория на относителността, Едингтън, след кратка пауза, заявил: "Чудя се, кой е третият?".

По време на пътуването си от Индия Чандрасекар изчислява колко голяма трябва да бъде една звезда така че, изразходвайки цялото си гориво, тя все още да може да противостои на въздействието на собствените си гравитационни сили.

Чандрасекар разсъждавал така. Когато звездата намалява, частиците на материята много силно се сближават една с друга и поради принципа на забраната на Паули* техните скорости трябва да се различават все повече. Следователно частиците са склонни да се разпръснат и звездата да се разшири. По този начин радиусът на звездата може да се поддържа в постоянно равновесие между гравитационно привличане и възникващото по силата на принципа на Паули отблъскване, точно както на по-ранен етап от развитието на звездата гравитационните сили се балансират от нейното термично разширение.

Чандрасекар обаче разбира, че отблъскването, вследствие на принципа на Паули, не е безпределно. Според теорията на относителността, максималната разлика в скоростта на частиците в една звезда е равна на скоростта на светлината. Това означава, че когато звездата стане достатъчно плътна, отблъскването, причинено от принципа на Паули, трябва да стане по-малко от гравитационното притегляне. Чандрасекар изчислява, че ако масата на студената звезда е повече от 1,4 пъти масата на Слънцето, тогава тази звезда не може да устои на собствената си гравитация. (Тази стойност на масата сега се нарича граница на Чандрасекар). 

Заключенията на Чандрасекар имат важни последици за съдбата на звездите. Ако масата на звездата е по-малко от границата на Чандрасекар, тя в крайна сметка престава да се свива, превръщайки се в бяло джудже - едно от възможните крайни състояния на звездите. Бялото джудже има радиус от няколко хиляди километра, плътност - стотици тонове на кубичен сантиметър и затазва баланса си благодарение на отблъскването на електроните в своето вещество, отблъскването, което възниква в резултат на принципа на Паули. В астрофизиката това налягане електроните се нарича налягане на изроден електронен газ. В небето може да се видят много бели джуджета. Едно от първите открити е бяло джудже в орбита около Сириус - най-ярката звезда в нощното небе.

Равновесие в бяло джудже.

Ако масата на бялото джудже надвишава 1,4 слънчеви маси (границата на Чандрасекар), силата на гравитационното привличане ще застави протоните и електроните вътре в звездата по двойки да се обединят в неутрони. Но неутронът както електрона, също се подчинява на принципа на Паули и има нужда от "жизнено пространство". И тогава неутроните, също като електроните в белите джуджета, започват да произвеждат вътрешно налягане, което се наричат налягане на изроден неутронен газ и в този случай гравитационното колапс на звездата спира на етапа образуване на неутронна звезда с диаметър 7-15 км. 

Ако масата на звездата надхвърля границата на Чандрасекар и горивото свърши, възникват големи проблеми. За да избегне катастрофалния гравитационен колапс звездата може да експлодира или по някакъв начин да изхвърли част на веществото така че масата да стане по-малко по-малко от пределната. Но това не се случва с всички звезди. Как звездата разбира, че е време да отслабне? И дори ако всяка звезда успее да се освободи от достатъчно маса, че да избегне колапса, какво би станало, ако увеличим масата на бялото джудже или неутронната звезда така, че да надвиши границата? Може би тогава ще има колапс и плътността на звездата ще стане безкрайна? Едингтън бил толкова изумен, че отказвал да повярва в резултата на Чандрасекар. Той смятал, че е просто невъзможно звездата да се свие до точка. На това мнение са били повечето учени -  Самият Айнщайн заяви в своя статия, че звездите не могат да се свият до нулев размер.


 evolution star

Еволюцията на звездите. Схема: store.steampowered.com

Враждебното отношението на учените, особено на Едингтън, който е първият учител на Чандрасекар и главен авторитет в изследването на структурата на звезди, принуждава Чандрасекар да остави работата в това направление и да премине към други задачи на астрономията, като движението на звездни купове. Въпреки това, Нобеловата награда през 1983 г. бе, поне отчасти, присъдена на Чандрасекар за ранните му разработки, свързани с пределната маса на студените звезди.

* Най-лесният начин да си представим в какво точно се състои принципа на Паули, ако сравним електроните с автомобили в многоетажен паркинг. Във всяка клетка се разполага само една кола, и когато всички клетки на долния етаж от паркинга са заети, автомобилът се качва на следващия етаж за да си намери свободна клетка. По същия начин електроните в атомите - всяка орбита около ядрото може да побере неповече, отколкото са "местата за паркиране", а след като всички места са заети в орбитата, следващия електрон търси място в по-висока орбита.

През 2017 г. Google посвети дудъл на изявения физик послучай 107-мата година от рождението му.

S. Chandrasekhar’s 107th Birthday


Препоръчани материали
+ 14
- 11
Умният човек и на гъза на географията да се роди пак живее смислен живот.
 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.