ჩანდრასეკარის ზღვარი

ჩანდრასეკარის ზღვარი

 სამყაროში ყველაფერი იბადება, ცოცხლობს და კვდება. როგორ დაასრულებს ვარსკვლავი სიცოცხლეს, ცეცხლოვანი ანთებით თუ ნელი ჩაქრობით თეთრი ჯუჯას სახით, მის მასაზეა დამოკიდებული.
ვარსკვლავის მთელი ცხოვრება ცენტრისკენ მიმართული გრავიტაციული ძალის წინააღმდეგ ბრძოლაა. პირდაპირ ახლა, მზის ბირთვში თერმობირთვული რეაქცია მიმდინარეობს, რომლის შედეგადაც გამოყოფილი ენერგია მზის შემადგენელ ნივთიერებებს ისეთ ტემპერატურამდე აცხელებს, რომ ეს ნივთიერებები იდეალური გაზის თვისებებს იძენენ. იდეალური გაზის მდგომარეობის კანონის მიხედვით, უცვლელი მოცულობის დროს ტემპერატურის ზრდა წნევის პროპორციულად ზრდას იწვევს, ეს უკანასკნელი კი მნათობის გარე ფენებს აკავებს და  გრავიტაციული კოლაფსისგან(სწრაფი ვარდნა ვარსკვლავის ცენტრისკენ) იცავს მათ.

 დადგება დრო(დახლოებით 5 მლრდ. წლის მერე), როცა მზის ბირთვში თერმობირთვული საწვავის მარაგი ამოიწურება, 10 მილიარდ წლზე მეტ ხანს გაგრძელებულ ბრძოლაში გრავიტაცია გაიმარჯვებს. მზე სწრაფ შეკუმშვას დაიწყებს, სანამ გრავიტაციული ძალები თავდაცვის შემდეგ(დამარცხებული თერმობირთვულის მერე) საზღვარს წააწყდებიან, რომელზეც ამ ძალებს საკადრისი წინააღმდეგობა დახვდებათ. მზისმაგვარი ვარსკვლავების შემთხვევაში ასეთ საზღვარს ელექტრონები ქმნიან. ელექტრონები პაულის გამორიცხვის პრინციპს ემორჩილებიან, რომლის მიხედვითაც ერთ ორბიტაზე ვერ იქნებიან ელექტრონები, რომლებიც ერთნაირ მდგომარეობაში არიან. ეს იმას ნიშნავს, რომ ნებისმიერ ელექტრონს ”საარსებო სივრცე” სჭირდება, ამიტომ ერთმანეთთან მიახლოება მათ მხოლოდ გარკვეულ ზღვრამდე შეუძლიათ.

 მზისმაგვარი ვარსკვლავი კოლაფსისას დედამიწის ზომამდე იკუმშება, კოლაფსს ელექტრონები აჩერებენ, რომლებსაც მეტზე მიახლოება აღარ შეუძლიათ(ქვემოთ პაულის პრინციპი). ამ სტადიაზე ენერგიის გამომუშავება ვარსკვლავს უკვე აღარ შეუძლია, თუმცა ნათებას, გაცივებასთან ერთად, კიდევ დიდ ხანს გააგრძელებს. ასეთ ვარსკვლავებს თეთრ ჯუჯებს უწოდებენ, ისინი ღამის ცის ხილულ ვარსკვლავთა შორის მრავლად არიან. სრული კოლაფსისაგან თეთრ ჯუჯას ორი ძალა იცავს – გრავიტაციული მიზიდულობა და შიგნიდან მოქმედი ელექტრონების წნევა. ასტროფიზიკოსები ამ ელექტრონულ გაზს დეგენერირებულ გაზს უწოდებენ(როგორ კვდებიან ვარსკვლავები).

დეგენერირებული გაზი

 ეს არის გაზი, რომლის თვისებებზეც  კვანტური მექანიკის ეფექტები არსებით გავლენას ახდენს, რაც მისი ნაწილაკების იდენტურობითაა გამოწვეული. ნაწილაკების იდენტურობის პრინციპის მიხედვით, ჩაკეტილ სისტემაში, ერთნაირი ნაწილეკებისთვის(ერთნაირი მასა, მუხტი, სპინი და ა.შ.) მხოლოდ ისეთი კვანტური მდგომარეობები რეალიზდება, რომლებიც ორი ნებისმიერი ნაწილაკების ადგილების შეცვლით არ იცვლება(პაულის გამორიცხვის პრინცი; ობიექტივით კვანტურ სამყაროში).

 დეგენერირება მაშინ ხდება, როცა ნაწილაკებს შორის მანძილი გარკვეულ ზღვარს მიაღწევს. ნაწილაკის სპინზე დამოკიდებულების მიხედვით, დეგენერირებული გაზის ორი ტიპი შეიძლება გამოიყოს: ფერმიონებისაგან(წილადი სპინით) წარმოქმნილი ფერმი-გაზი და ბოზონებისგან წარმოქმნილი ბოზე-გაზი(მთელი სპინით)(ატომი).

 ფერმი-გაზში(ელექტრონული გაზი მეტალებში) სრული დეგენერირების დროს(როცა T=0) ყველა დაბალი ენერგეტიკული დონეები გარკვეულ მაქსიმუმამდეა შევსებული, რომელსაც ფერმის დონეს უწოდებენ, ყოველი შემდეგი დონეები კი ცარიელი რჩება. ტემპერატურის მატება დონეებზე ელეტრონების ასეთ გადანაწილებას უმნიშვნელოდ ცვლის: ელექტრონების მცირე ნაწილი, ფერმის დონესთან ახლოს, ცარიელ დონეებზე გადადიან მეტი ენერგიებით, რითაც ფერმის ქვმოთ მდებარე დონეებს ათავისუფლებენ, რომლებიდანაც გადასვლა მოხდა(ბორის ატომი).

 ბოზონების გაზის დეგენერირებისას ნულისაგან განსხვავებული მასის ნაწილაკებით(მაგ:. ატომები და მოლეკულები), სისტემის ნაწილაკთა ნაწილი ნულის ტოლი იმპულსის მდგომარეობაში უნდა გადავიდეს. ამ მოვლენას ბოზე-აინშტაინის კონდენსატს უწოდებენ. რაც უფრო ახლოა ტემპერატურა აბსოლუტურ ნულთან, მით მეტი ნაწილაკი უნდა აღმოჩნდეს ასეთ მდგომარეობაში. თუმცა, ასეთი ნაწილაკების სისტემები ძალიან დაბალ ტემპერატურებზე მყარ ან თხევად(ჰელიუმი) მდგომარეობაში გადადიან.

 ნულოვანი მასის ნაწილაკთა შემთხვევაში, რომელთაც ფოტონები მიეკუთვნება, დეგენერირების ტემპერატურა უსასრულობას უტოლდება. ამიტომ ფოტონური გაზი ყოველთვის დეგენერირებულია. ფოტონური გაზი სტაბილური ნაწილაკების ერთად-ერთი დეგენერირებული იდეალური ბოზე-გაზია. თუმცა ბოზე-აინშტაინისეული კონდენსაცია მასში არ ხდება, რადგან ნულოვანი იმპულსის მქონე ფოტონები უბრალოდ არ არსებობენ(ისინი ყოველთვის სინათლის სიჩქარით მოძარობენ).

 1930-იანი წლების დასაწყისში, ინდური წარმოშობის ამერიკელმა ფიზიკოს-თეორეტიკოსმა სუბრაჰმანიან ჩანდრასეკარმა, მუშაობდა რა თეთრი ჯუჯების თეორიაზე, პაულის გამორიცხვის პრინციპზე დაყრდობით მნიშვნელოვან შედეგამდე მივიდა, კერძოდ: თუ ვარსკლავის მასამ გარკვეულ ზღვარს გადააჭარბა, რომელიც დაახლოებით 1,4 მზის მასას უტოლდება, გრავიტაციული ძალა დეგენერირებული გაზის წნევას გადაძლევს და კოლაფსი გაგრძელდება(ზეახალი ვარსკვლავი). სწორედ ეს არის M = 1,4M(M-მზის მასა) ჩანდრასეკარის ზღვარი.

Show Comments Hide Comments

4 thoughts on ჩანდრასეკარის ზღვარი

  1. goga kakabadze ამბობს:

    გრავიტაცია რომ გადაჯობნის ელექტრონების განზიდვის ძალას,მერე ეს ელექტრონები ერთნაინ კვანტურ მდგომარეობაში აღმოჩნდებიან >?

  2. astronet.ge ამბობს:

    თუ კოლაფსი ელექტრონულმა გაზმა გააჩერა ე.ი. მზისმაგვარი ვარსკვლავი იკუმშება და კოლაფსის გაგრძელებისთვის საჭირო მასა არ გააჩნია. დეგენერირებულ გაზში კვანტური მექანიკის ეფექტები მოქმედებენ… მეტად შეკუმშვის დროს ელექტრონები პროტონებს ერწყმიან და ნეიტრონებად გარდაიქმნებიან, ეს უკვე დეგენერირებული ნეიტრონული გაზია.

  3. goga kakabadze ამბობს:

    მივხვდი,ნეიტრონული ვარსკვლავი ჩამოყალიბდება მაგის მერე და თუ ძალიან დიდი მასისაა მაშინ შავ ხვრელად შეიკუმშება, : ) … გმადლობ პასუხისთვის

  4. astronet.ge ამბობს:

    იხილე საიტზე “ზეახალი ვარსკვლავი” და “როგორ კვდებიან ვარსკვლავები”…

კომენტარის დატოვება

თქვენი ელფოსტის მისამართი გამოქვეყნებული არ იყო. აუცილებელი ველები მონიშნულია *