Ο εναγκαλισμός των λευκών νάνων.

Εικόνες και στοιχεία που έστειλε το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble βοήθησαν στην επίλυση ενός από τους κοσμικούς γρίφους που απασχολούσαν τα τελευταία χρόνια τους επιστήμονες. Η μυστηριώδης γιγάντια φυσαλίδα που βρίσκεται στο Μεγάλο Μαγγελανικό Νέφος είναι τα «απομεινάρια» ενός σπάνιου φαινομένου. Δημιουργήθηκε από την σύγκρουση δύο λευκών νάνων.

Η φυσαλίδα.

Η φυσαλίδα που βρίσκεται σε απόσταση 170 χιλιάδων ετών από εμάς, έλαβε την ονομασία SNR 0509-67.5 και οι επιστήμονες εκτιμούν ότι δημιουργήθηκε πριν από 400 χρόνια.

Η φυσαλίδα έχει έκταση 23 ετών φωτός αλλά επεκτείνεται συνεχώς με ταχύτητα περίπου 20 εκατομμυρίων χλμ/ώρα.

Οι επιστήμονες που μελετούσαν την φυσαλίδα γνώριζαν ότι είναι προϊόν μιας αστρικής έκρηξης αλλά δεν μπορούσαν να διαπιστώσουν το είδος του άστρου το οποίο καταστράφηκε και την δημιούργησε.

Μελετώντας στοιχεία που έστειλε το Hubble, επιστήμονες του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Λουιζιάνα πιστεύουν ότι την φυσαλίδα δημιούργησε μια έκρηξη που προκλήθηκε από την σύγκρουση δύο λευκών νάνων. Οι ερευνητές κατέληξαν σε αυτό συμπέρασμα αποκλείοντας κάθε άλλη πιθανότητα και τύπο έκρηξης. Σύμφωνα με τους ερευνητές τα δύο άστρα περιστρέφονταν το ένα γύρω από το άλλο σε πολύ κοντινή απόσταση και τελικά πλησίασαν το ένα το άλλο τόσο ώστε συγκρούστηκαν και καταστράφηκαν.

Οι λευκοί νάνοι.

Οι λευκοί νάνοι είναι μια κατηγορία αμυδρών αστέρων που αντιπροσωπεύουν ένα από τα πιθανά τελικά στάδια της αστρικής εξέλιξης. Σε λευκούς νάνους καταλήγουν εκείνοι οι αστέρες των οποίων η μάζα τη στιγμή που έχουν τελειώσει οι θερμοπυρηνικές αντιδράσεις στο εσωτερικό τους είναι μικρότερη από 1,4 ηλιακές μάζες, τιμή που ονομάζεται όριο του Τσαντρασέκαρ (Chandrasekhar).

Οι λευκοί νάνοι έχουν διαστάσεις παραπλήσιες με αυτές των μικρών πλανητών όπως η Γη και τεράστιες πυκνότητες. Λόγω της ανυπαρξίας πυρηνικών αντιδράσεων στο εσωτερικό τους, δεν μπορούν να ανανεώσουν την ενέργεια που χάνουν με την ακτινοβολία και σταδιακά μετατρέπονται σε αδρανή, ψυχρά και μειωμένης λαμπρότητας ουράνια σώματα γι αυτό και είναι πολύ δύσκολο να παρατηρηθούν.

http://www.youtube.com/watch?v=HHCzrVmB3Po&feature=player_embedded

Eγινε εκρηξη σουπερνοβα,οπως φαινεται απο το ονομα,και τωρα υπαρχει ενας αστερας νετρονιων στη θεση των 2 λευκων νανων.Αυτες οι σπανιες σ/ν μοιαζουν με τις 1α,δηλαδη καταρρευση λ.νανου λογω του υλικου που τραβαει απο συνοδο αστερι,λογω απουσιας υδρογονου απο το φασμα τους.

Το νεφελωμα εχει πολυ ωραια συμμετρια.

Χορός θανάτου για αστρικό ζευγάρι.

Ομάδα ερευνητών χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο VLT του Νότιου Ευρωπαϊκού Αστεροσκοπείου (ESO) στην έρημο Ατακάμα της Χιλής εντόπισαν ένα εντυπωσιακό κοσμικό φαινόμενο. Σε απόσταση τεσσάρων χιλιάδων ετών φωτός από εμάς βρίσκεται ένα μυστηριώδες νεφέλωμα η κωδική ονομασία του οποίου είναι Henize 2-428. Είναι ένα νεφέλωμα με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά με τους ειδικούς να μην μπορούν μέχρι σήμερα να βρουν απαντήσεις για την ύπαρξη του. Ομως η νέα έρευνα αποκαλύπτει τόσο το πώς δημιουργήθηκε αλλά και το τι κρύβει στο εσωτερικό του.

Στην καρδιά του του νεφελώματος βρίσκονται δύο λευκοί νάνοι, δύο άστρα μεγέθους παρόμοιου με τον Ηλιο, τα οποία όταν έκαψαν τα καύσιμα τους δεν μπήκαν σε διαδικασία αυτοκαταστροφής μετατρεπόμενα σε υπερκαινοφανείς αστέρες αφού παρέμεινε «ζωντανό» ένα τμήμα του πυρήνα τους. Αυτή εκτιμάται ότι είναι και η κατάληξη του δικού μας μητρικού άστρου. Ομως όπως φαίνεται αυτά τα δύο άστρα ήταν τελικά καταδικασμένα να... πεθάνουν. Σύμφωνα με τους ερευνητές που τα εντόπισαν τα δύο άστρα βρίσκονται σε μια τροχιά το ένα γύρω από το άλλο τέτοια που σε περίπου 700 εκ. έτη θα έρθουν σε σύγκρουση και θα καταστραφούν σε μια έκρηξη σουπερνόβα.

Η ανακάλυψη των δύο λευκών νάνων εξηγεί και την ύπαρξη του νεφελώματος που δημιουργήθηκε όπως φαίνεται από τα νέφη αερίων που διέρρεαν στο Διάστημα καθώς τα δύο άστρα μετατρέπονταν σε λευκούς νάνους. Οπως αναφέρουν οι ειδικοί όταν τελικά συμβεί η έκρηξη σουπερνόβα θα είναι ορατή από τη Γη ακόμη και στο φως της μέρας.

Η ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature».

http://www.tovima.gr/science/physics-space/article/?aid=675693

Λευκός νάνος «ρούφηξε» πλανήτη!

Η NASA έδωσε στη δημοσιότητα μια εντυπωσιακή εικόνα του πανάρχαιου σφαιρωτού αστρικού σμήνους ngc6388 που βρίσκεται στον αστερισμό του Σκορπιού σε απόσταση 35 χιλιάδων ετών φωτός από εμάς.

Διεθνής ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι ένας λευκός νάνος του σμήνους διέλυσε στα εξ ων συνετέθη έναν πλανήτη.

Η ανακάλυψη είναι ιδιαίτερα σημαντική επειδή πρόκειται για ένα φαινόμενο που οι επιστήμονες υποπτεύονταν ότι μπορεί να συμβαίνει αλλά δεν είχαν μέχρι σήμερα εντοπιστεί κάποια ίχνη του.

Με τον όρο «λευκός νάνος» χαρακτηρίζεται το υπόλειμμα του πυρήνα ενός αστέρα μικρής ή μεσαίας μάζας που απομένει μετά τον θάνατο του αστέρα. Ο Ηλιος αναμένεται σε περίπου 5 δισ. έτη να μετατραπεί σε λευκό νάνο. Ενας λευκός νάνος έχει μέγεθος περίπου όσο ένας πλανήτης σαν τη Γη. Για αυτό και οι ειδικοί θεωρούν εξαιρετικά δύσκολο να μπορεί να προκαλέσει «ζημιές» σε κάποιο μεγάλο διαστημικό σώμα. Παρόλα αυτά, η ερευνητική ομάδα χρησιμοποιώντας διαστημικά και επίγεια τηλεσκόπια διαπίστωσε ότι ένας πλανήτης πλησίασε κοντά σε έναν λευκό νάνο του σμήνους ngc6388 και οι βαρυτικές δυνάμεις του λευκού νάνου κυριολεκτικά τον διέλυσαν.

Σφαιρωτό σμήνος ή σφαιρωτό αστρικό σμήνος ονομάζεται στην αστρονομία μία σχετικώς πυκνή συγκέντρωση αστέρων με σφαιρικό ή σχεδόν σφαιρικό σχήμα, που περιφέρονται γύρω από το κέντρο ενός γαλαξία ως δορυφόροι του. Οι αστέρες που αποτελούν τα σφαιρωτά σμήνη είναι ισχυρώς δεσμευμένοι από τη βαρύτητα του κάθε σμήνους, γεγονός που δίνει στα σμήνη αυτά το σφαιρικό τους σχήμα.

Η μελέτη των σφαιρωτών αστρικών σμηνών είναι εξαιρετικά σημαντική για να συνθέσουν οι επιστήμονες το παζλ των κοσμικών διεργασιών που οδήγησαν στη μαζική παραγωγή άστρων στο πρώιμο Σύμπαν, η οποία σηματοδότησε τη δημιουργία των γαλαξιών.

http://www.tovima.gr/science/physics-space/article/?aid=696234

Αστρο πραγματική... κόλαση.

Ομάδα αστρονόμων από τα πανεπιστήμια του Τίμπιγκεν και του Πότσνταμ στη Γερμανία μελέτησαν ένα πολύ λαμπρό άστρο που εντοπίστηκε πριν από 20 χρόνια στις παρυφές του γαλαξία μας. Διαπίστωσαν ότι στην επιφάνεια του αναπτύσσονται θερμοκρασίες 42 φορές μεγαλύτερες από εκείνες στον Ηλιο και είναι το πιο καυτό άστρο που γνωρίζουμε στο Σύμπαν.

Η ανακάλυψη είναι πολύ σημαντική εκτός των άλλων επειδή πρόκειται για ένα λευκό νάνο, μια κατηγορία άστρων που μέχρι τώρα δεν είχε διαπιστωθεί ότι μπορεί να αναπτύσσονται σε αυτά τόσο υψηλές θερμοκρασίες.

Το άστρο που ονομάζεται RX J0439.8-6809 και είναι τόσο λαμπρό που μέχρι πρόσφατα οι αστρονόμοι πίστευαν ότι ανήκει στο Μικρό Μαγγελανικό Νέφος, ένα μικρό γειτονικό γαλαξία. Οι ερευνητές χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble αρχικά διαπίστωσαν ότι το άστρο απομακρύνεται από τον γαλαξία μας με ταχύτητα περίπου 800 χιλιάδων χλμ/ώρα.

Η δεύτερη και πιο σημαντική ανακάλυψη είναι ότι στην επιφάνεια του άστρου αναπτύσσονται θερμοκρασίες που αγγίζουν τους 250 χιλιάδες βαθμούς Κελσίου. Οι θερμοκρασίες που αναπτύσσονται στην επιφάνεια του Ηλιου δεν ξεπερνούν τους έξι χιλιάδες βαθμούς Κελσίου. Μάλιστα οι ερευνητές εκτιμούν ότι μόλις πριν από χίλια έτη οι θερμοκρασίες στην επιφάνεια του λευκού νάνου έφταναν τους 400 χιλιάδες βαθμούς Κελσίου. Η υψηλότερη θερμοκρασία που είχε καταγραφεί μέχρι σήμερα στην επιφάνεια ενός άστρου του Σύμπαντος ήταν 200 χιλιάδες βαθμοί Κελσίου. Οπως είναι ευνόητο τα νέα ευρήματα που δημοσιεύονται στην επιθεώρηση «Astronomy&Astrophysics» προσφέρουν νέα δεδομένα στους επιστήμονες για τους μηχανισμούς των άστρων.

http://www.tovima.gr/science/technology-planet/article/?aid=757559

Λευκός νάνος κατασπαράζει τον γείτονα του.

Ένα εντυπωσιακό κοσμικό φαινόμενο εντόπισαν ερευνητές από τη Βρετανία. Χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο VLT στη Χιλή παρατήρησαν το δυαδικό σύστημα J1433 που βρίσκεται σε απόσταση 730 ετών φωτός μακριά από εμάς. Το σύστημα αποτελείται από ένα λευκό νάνο (ένα απομεινάρι ενός άστρου παρόμοιου με τον Ήλιο) γύρω από τον οποίο περιστρέφεται ένα άλλο άστρο η μάζα του οποίου είναι περίπου η μισή από αυτή του Δία.

Σύμφωνα με τους ερευνητές αυτό το άστρο περιστρέφεται γύρω από τον λευκό νάνο κάθε 78 λεπτά.

Το πιο εντυπωσιακό εύρημα όμως είναι ότι ο λευκός νάνος… κανιβαλίζει τον γείτονα του. Σύμφωνα με τους ερευνητές ο λευκός νάνος έχει ήδη καταφέρει να αποσπάσει το 90% του άλλου άστρου το οποίο μετατρέπεται σε ένα καφέ νάνο. Με τον όρο καφέ νάνο περιγράφονται τα κοσμικά σώματα που δεν είναι ούτε άστρα ούτε πλανήτες αλλά θεωρούνται «αποτυχημένα» άστρα.

Η μελέτη του φαινομένου θα αναμένεται να αποκαλύψει πολλά άγνωστα δεδομένα για το τι συμβαίνει στα δυαδικά συστήματα όπου το ένα άστρο δέχεται την επίθεση του άλλου. Η ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature».

http://news.in.gr/science-technology/article/?aid=1500078313

Η αποσύνθεση ενός ηλιακού συστήματος.

Στον Αστερισμό της Παρθένου, κάπου 570 έτη φωτός μακριά, ένας λευκός νάνος (WD 1145+017) χάρισε στην επιστήμη σκηνές που δεν είχε ποτέ παρατηρήσει: την αποσύνθεση ενός ηλιακού συστήματος. Ο ανταγωνιστής σε αυτή την τραγωδία ήταν ένας λευκός νάνος, στο μέγεθος της Γης, το υπόλειμμα του πυρήνα δηλαδή ενός μικρού ή μεσαίου αστέρα που απομένει μετά τον θάνατό του.

Όσο για τον πρωταγωνιστή, ήταν μια πετρώδης ουράνια μάζα στο μέγεθος αστεροειδούς, η πρώτη που παρατηρήθηκε ποτέ κοντά σε λευκό νάνο. Η διαστημική πέτρα είναι σε τροχιά γύρω από τον νεκρό αστέρα, ο οποίος συνεχίζει να διασκορπίζει τις σάρκες του στο Υπερπέραν.

http://www.pronews.gr/portal/20170105/genika/diastima/49/i-mageia-toy-diastimatos-apo-konta-foto-vinteo

Ένας λευκός νάνος σε τροχιά γύρω από μαύρη τρύπα.

Ανακκαλύφθηκε στον γαλαξία μας ένα άστρο με την μικρότερη τροχιά γύρω από μια μαύρη τρύπα.

Το «ζευγάρι», με την ονομασία Χ9, βρίσκεται στο πυκνό σφαιρωτό αστρικό σμήνος 47 Tucanae, σε απόσταση περίπου 14.800 ετών φωτός από τη Γη. Το άστρο διαγράφει ανά μόλις μισή ώρα περίπου μία πλήρη τροχιά γύρω από τη μαύρη τρύπα.

Η ανακάλυψη έγινε από τα διαστημικά τηλεσκόπια της NASA Chandra και NuSTAR και το επίγειο τηλεσκόπιο ATCA στην Αυστραλία, από επιστήμονες του Πανεπιστημίου Curtin και του Διεθνούς Κέντρου για την Έρευνα στη Ραδιοαστρονομία (ICRAR).

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή Τζέιμς Μίλερ-Τζόουνς, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Monthly Notices» της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας της Βρετανίας.

https://arxiv.org/abs/1702.02167

Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις των επιστημόνων, το Χ9 περιλαμβάνει ένα άστρο λευκό νάνο, που κινείται γύρω από τη μαύρη τρύπα σε απόσταση μόλις δυόμιση φορές την απόσταση Γης-Σελήνης.

Η μαύρη τρύπα, εδώ και δεκάδες εκατομμύρια χρόνια, «ρουφάει» συνεχώς τμήματα του άστρου, δημιουργώντας ένα δίσκο αστρικών υλικών γύρω της. Αν και το άστρο, που έχει πια χάσει ένα μεγάλο μέρος της μάζας του, δεν φαίνεται ότι κινδυνεύει να «καταβροχθιστεί» από τη μαύρη τρύπα, σε βάθος χρόνου η μοίρα του παραμένει αβέβαιη.

Μια εναλλακτική θεωρία είναι ότι δεν πρόκειται για λευκό νάνο, αλλά για άστρο νετρονίων (πάλσαρ) που κινείται σαν σβούρα γύρω από τη μαύρη τρύπα.

Βίντεο: Μια γρήγορη ματιά στο άστρο Χ9

http://physicsgg.me/2017/03/14/%ce%ad%ce%bd%ce%b1%cf%82-%ce%bb%ce%b5%cf%85%ce%ba%cf%8c%cf%82-%ce%bd%ce%ac%ce%bd%ce%bf%cf%82-%cf%83%ce%b5-%cf%84%cf%81%ce%bf%cf%87%ce%b9%ce%ac-%ce%b3%cf%8d%cf%81%cf%89-%ce%b1%cf%80%cf%8c-%ce%bc%ce%b1/

Μία διαφορά σε ζευγάρι μαύρης τρύπας με λευκό νάνο ή με αστέρα νετρονίων είναι ότι στην πρώτη περίπτωση πιθανώς να πρόκειται για αντικείμενα που δεν εξελίχθηκαν μαζί (δεν δημιουργήθηκαν μαζί από το ίδιο νεφέλωμα). Η εξέλιξη ενός αστεριού σε λ. νάνο διαρκεί πολύ περισσότερο από την εξέλιξη ενός μεγάλου αστεριού σε μ. τρύπα. Αν είχαν δημιουργηθεί μαζί, μάλλον το αστέρι δεν θα μπορούσε να γίνει λ. νάνος, αφού στην φάση του ερυθρού γίγαντα η μαύρη τρύπα (που θα υπήρχε ήδη) θα του αφαιρούσε πολύ ύλη. Αντίθετα, η διαφορά αρχικής μάζας, άρα και ο χρόνος εξέλιξης 2 αστεριών σε μαύρη τρύπα και αστέρα νετρονίων αντίστοιχα, δεν διαφέρει πολύ.

Από την τροχιά του αντικειμένου γύρω από την μ. τρύπα θα μπορέσουν οι αστρονόμοι να εκτιμήσουν τις μάζες των 2 αντικειμένων, άρα και αν πρόκειται για λ. νάνο ή μ. τρύπα.

Παράξενος λευκός νάνος προήλθε από τη συγχώνευση δύο μικρότερων άστρων.

Ένα τελείως ασυνήθιστο γιγάντιο άστρο-λευκό νάνο, που θυμίζει χιονάνθρωπο, ανακάλυψαν οι αστρονόμοι και πιστεύουν ότι προήλθε από τη βίαιη σύγκρουση δύο μικρότερων ανισομεγεθών λευκών νάνων πριν περίπου 1,3 δισεκατομμύρια χρόνια. Εκτός από το περίεργο σχήμα του, στην ατμόσφαιρα του εν λόγω άστρου βρέθηκε μεγάλη ποσότητα άνθρακα, καθώς και απρόσμενα χαμηλή ποσότητα υδρογόνου και ήλιου, κάτι που δεν έχει παρατηρηθεί ξανά σε λευκό νάνο. Επίσης η ταχύτητα του είναι υπερβολικά γρήγορη, ταχύτερη από το 99% των γειτονικών αντίστοιχων άστρων.

Οι λευκοί νάνοι είναι μικρά, αχνά και πυκνά άστρα, στο μέγεθος περίπου της Γης, που αποτελούν τους εναπομείναντες πυρήνες κάποτε μεγαλύτερων άστρων, τα οποία εξάντλησαν τα «καύσιμα» τους και απέβαλαν τα εξωτερικά στρώματά τους. Ο Ήλιος μας κάποτε θα γίνει και αυτός ένας λευκός νάνος, όπως είναι επίσης τουλάχιστον το 90% των άστρων στον γαλαξία μας. Οι επιστήμονες, με επικεφαλής τον αστροφυσικό Μαρκ Χόλαντς του βρετανικού Πανεπιστημίου του Γουόρικ, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό αστρονομίας «Nature Astronomy», εντόπισαν αρχικά με το διαστημικό ευρωπαϊκό τηλεσκόπιο Gaia ένα περίεργο λευκό νάνο σε απόσταση περίπου 150 ετών φωτός από τη Γη και, στη συνέχεια, τον μελέτησαν περισσότερο με το επίγειο τηλεσκόπιο Γουίλιαμ Χέρσελ στα Κανάρια Νησιά.

Ο λευκός νάνος WDJ0551+4135 εκτιμάται ότι έχει μάζα 1,14 φορές μεγαλύτερη του Ήλιου (σχεδόν διπλάσια από τη μάζα ενός τυπικού λευκού νάνου) και η διάμετρός του είναι μόλις τα δύο τρίτα της Γης.

https://physicsgg.me/2020/03/03/%cf%80%ce%b1%cf%81%ce%ac%ce%be%ce%b5%ce%bd%ce%bf%cf%82-%ce%bb%ce%b5%cf%85%ce%ba%cf%8c%cf%82-%ce%bd%ce%ac%ce%bd%ce%bf%cf%82-%cf%80%cf%81%ce%bf%ce%ae%ce%bb%ce%b8%ce%b5-%ce%b1%cf%80%cf%8c-%cf%84%ce%b7/

Πηγή άνθρακα αποτελούν οι λευκοί νάνοι του διαστήματος.

Πηγή άνθρακα στο διάστημα και άρα ζωής στο σύμπαν αποτελούν οι λευκοί νάνοι σύμφωνα με έρευνα του πανεπιστημίου Ιταλίας.

Με τον άνθρακα να αποτελεί το κύριο συστατικό του κόσμου, από το DNA και τους μυϊκούς ιστούς έως τις πρωτεΐνες, τα λίπη και τα σάκχαρα, τα άτομα άνθρακα που υπάρχουν στο σύμπαν, παράγονται από αστέρια. Ωστόσο, οι αστροφυσικοί βρίσκονται σε διαφωνία, για το αν η κύρια πηγή άνθρακα δημιουργείται όταν τα αστέρια μετατρέπονται σε λευκούς νάνους ή ο άνθρακας δημιουργείται όταν τα τεράστια αστέρια εκρήγνυνται ως σουπερνόβα. Ένας λευκός νάνος είναι ο πυρήνας που απομένει, όταν ένα άστρο πεθαίνει και σκορπίζει την ύλη του στους αστρικούς ανέμους.

Μια ομάδα αστρονόμων με επικεφαλής την καθηγήτρια Πάολα Μαρίγκο, του πανεπιστημίου της Πάδοβας, στην Ιταλία, ανέλυσαν τους λευκούς νάνους που ανακαλύφθηκαν πρόσφατα σε συστάδες στον Γαλαξία μας και διαπίστωσαν πως, η μάζα τους ήταν μεγαλύτερη από το αναμενόμενο.

Όσο μεγαλύτερος είναι ένας λευκός νάνος, τόσο μεγαλύτερο είναι και το άστρο που το παρήγαγε. Η σχέση μεταξύ των δύο μαζών του προγόνου, ή του αρχικού άστρου και του λευκού νάνου του, ονομάζεται αρχική-τελική σχέση μάζας και οι ερευνητές περιέγραψαν αυτό που βρήκαν ως «συστροφή» σε αυτήν τη σχέση.

«Η μελέτη μας ερμηνεύει αυτή τη συστροφή στη σχέση μάζας αρχικού-τελικού, ως υπογραφή της σύνθεσης του άνθρακα που δημιουργείται από άστρα μικρής μάζας στον γαλαξία μας», δήλωσε η Μαρίγκο.

Η ομάδα διαπίστωσε ότι ένα αστέρι πρέπει να έχει μια ελάχιστη μάζα για να διαδώσει τέφρα γεμάτη άνθρακα στον γαλαξία καθώς πεθαίνει. «Τώρα γνωρίζουμε πως, ο άνθρακας προήλθε από αστέρια με μάζα γεννήσεων όχι λιγότερο από περίπου 1,5 ηλιακές μάζες» εξήγησε η Μάριγκο.

Οι παρατηρήσεις σε παρόμοια αστέρια σε άλλους γαλαξίες, έδωσαν στους ερευνητές μια εικόνα για την χρονική στιγμή που τα αστέρια όταν πεθαίνουν, σκορπίζουν τη σκόνη τους που περιέχει άνθρακα στον γαλαξία και αυτό κατέστησε προφανές πως, οι προγονικοί λευκοί νάνοι ήταν η πιο πιθανή πηγή.

https://www.in.gr/2020/07/13/tech/meleti-pigi-anthraka-apoteloun-oi-leykoi-nanoi-tou-diastimatos/

«Δημιουργώντας» έναν λευκό νάνο στο εργαστήριο.

Η πυκνότητα ενός λευκού νάνου ξεπερνά την φαντασία μας. Μια κουταλιά ύλης λευκού νάνου ζυγίζει όσο ένα αυτοκίνητο στην Γη. Τα άτομα στο εσωτερικό του άστρου συμπιέζονται τόσο πολύ που βρίσκονται στα όρια της κατάρρευσης. Συμπιέστε λίγο περισσότερο έναν λευκό νάνο και θα καταρρεύσει προς ένα άστρο νετρονίων.

Οι επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν την πυκνότητα ενός λευκού νάνου στο εργαστήριο. Η κατάσταση της ύλης που προσομοιάζει με αυτή του λευκού νάνου δημιουργείται εστιάζοντας το φως ενός ισχυρού λέιζερ σε έναν μικροσκοπικό χρυσό θάλαμο, γνωστό ως hohlraum.

Στον θάλαμο αυτό τοποθετήθηκε ένα σφαιρίδιο ενός χιλιοστού από μεθυλιδίνη (ή ⫶CH). Το σφαιρίδιο συμπιέζεται σε πίεση 450 εκατομμύρια ατμόσφαιρες, θερμαίνεται έως 35 εκατομμύρια βαθμούς και «λούζεται» από ακτίνες Χ. Όταν το σφαιρίδιο ακτινοβολείται, το εξωτερικό στρώμα του θερμαίνεται και διαστέλλεται, δημιουργώντας ένα ωστικό κύμα κρούσης προς το κέντρο του σφαιριδίου με ταχύτητα 200 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο.

Το υλικό του λευκού νάνου εμφανίζεται μόνο στο μικρό χρονικό διάστημα των εκρήξεων, που όμως είναι αρκετό για την μελέτη της συμπεριφορά της ύλης.

Η καταστατική εξίσωση μας δείχνει την σχέση πίεσης, πυκνότητας και θερμοκρασίας ενός υλικού. Μέσα από μια τέτοια εξίσωση οι φυσικοί μπορούν να κατανοήσουν πως σχηματίζονται και εξελίσσονται οι λευκοί νάνοι.

Στο πείραμα χρησιμοποιήθηκε δείγμα μεθυλιδίνης διότι οι πειραματιστές ήθελαν να κατανοήσουν έναν σπάνιο τύπο λευκών νάνων, γνωστών ως DQ. Οι λευκοί νάνοι DQ είναι εξαιρετικά θερμοί και διαθέτουν ατμόσφαιρα αερίου άνθρακα. Παλιότερες προσπάθειες αναδημιουργίας αυτού του τύπου ύλης είχαν αποτύχει.

Αν και είναι η πρώτη φορά που ύλη λευκού νάνου σχηματίζεται στο ηλιακό μας σύστημα, σίγουρα δεν θα είναι και η τελευταία. Ο πιο μεγαλειώδης σχηματισμός θα συμβεί σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια όταν ο Ήλιος μας θα έχει εξαντλήσει το υδρογόνο καύσιμο και μετά από μια σύντομη περίοδο ως ερυθρός γίγαντας θα τελειώσει την ζωή του καταρρέοντας ως λευκός νάνος.

https://physicsgg.me/2020/08/25/%ce%b4%ce%b7%ce%bc%ce%b9%ce%bf%cf%85%cf%81%ce%b3%cf%8e%ce%bd%cf%84%ce%b1%cf%82-%ce%ad%ce%bd%ce%b1%ce%bd-%ce%bb%ce%b5%cf%85%ce%ba%cf%8c-%ce%bd%ce%ac%ce%bd%ce%bf-%cf%83%cf%84%ce%bf-%ce%b5/

Πυροτεχνήματα πριν από το τέλος του σύμπαντος.

Στο πολύ μακρινό μέλλον, μετά τον θάνατο όλων των άστρων του αχανούς σύμπαντος, θα εξακολουθούν να λάμπουν κάποια εκφυλισμένα απομεινάρια άστρων, οι λευκοί νάνοι. Ένα ανοιχτό ερώτημα που δεν έχει απαντηθεί οριστικά σχετίζεται με την τελική μοίρα των λευκών νάνων. Κάποιοι υπολογισμοί δείχνουν ότι μετά από ένα … εξωφρενικά μεγάλο χρονικό διάστημα, θα παγώσουν μεταπίπτοντας σε μαύρους νάνους, και κάποιοι από αυτούς θα εκραγούν ως σουπερνόβα, σηματοδοτώντας το τέλος της αστρικής τους ιστορίας.

Οι λευκοί νάνοι είναι τα υπολείμματα άστρων μικρής ή μεσαίας μάζας. Αποτελούν το ένα από τα τρία είδη «αστρικών πτωμάτων» – τα άλλα δύο είναι τα άστρα νετρονίων και οι μαύρες τρύπες. Ο λευκός νάνος δεν καταρρέει βαρυτικά εξαιτίας μιας καθαρά κβαντομηχανικής ιδιότητας, της πίεσης των εκφυλισμένων ηλεκτρονίων. Η μέγιστη μάζα ενός λευκού νάνου πέρα από την οποία η πίεση αυτή δεν μπορεί να αποτρέψει την βαρυτική κατάρρευση, είναι 1,44 M⊙ (M⊙=η μάζα του ήλιου) , γνωστό ως όριο Chandrasekhar. Ο Ήλιος μας θα μετατραπεί σε ένα λευκό νάνο μετά από περίπου πέντε δισεκατομμύρια χρόνια. Στο εσωτερικό του λευκού νάνου δεν συμβαίνουν πυρηνικές αντιδράσεις, ούτε κάποια άλλη διαδικασία που να παράγει ενέργεια. Έτσι, βαθμιαία ακτινοβολεί τη θερμική του ενέργεια ως ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και ψύχεται. Αλλά είναι τόσο πυκνός και θερμός (η αρχική θερμοκρασία αγγίζει τις 100 χιλιάδες βαθμούς), ώστε η ψύξη του να χρειάζεται πολλές δεκάδες δισεκατομμύρια χρόνια, διάρκεια μεγαλύτερη από την ηλικία του σύμπαντος. Για τον λόγο αυτό, οι λευκοί νάνοι μέχρι σήμερα ακτινοβολούν σε υψηλές σχετικά θερμοκρασίες, επομένως εκπέμπουν αρκετό φως και γι αυτό παρατηρούνται ως μικροί λευκοί αστέρες. Έτσι προέκυψε και η ονομασία λευκοί νάνοι.

Πώς θα καταλήξει ένας λευκός νάνος μετά από πολύ χρόνο, πολύ μεγαλύτερο από την σημερινή ηλικία του σύμπαντος; Όταν ελαχιστοποιηθεί η εκπομπή φωτός ή θερμότητας θα μετατραπεί σε έναν μαύρο νάνο. Κάποιοι μαύροι νάνοι με μεγαλύτερη μάζα θα μπορούσαν τελικά να εκραγούν ως σουπερνόβα. Αυτό θα συμβεί αν η διαδικασία της πυκνοπυρηνικής σύντηξης (σύντηξη πυρήνων εξαιτίας της εξαιρετικά υψηλής πυκνότητας) μετατρέψει το μεγαλύτερο μέρος των στοιχείων του άστρου (συνήθως άνθρακα και οξυγόνο) σε σίδηρο-56.

Καθώς ένας λευκός νάνος κρυώνει και παγώνει μεταπίπτοντας προς έναν μαύρο νάνο, με πυρήνα σιδήρου, η καταστατική του εξίσωση εξακολουθεί να περιγράφεται από την καταστατική σχετικιστικού αερίου ηλεκτρονίων. Ενώ οι ελαφροί πυρήνες μετατρέπονται σε σίδηρο-56, το κλάσμα ηλεκτρονίων στον πυρήνα του άστρου μικραίνει, και αυτό αλλάζει (μικραίνει) το όριο Chandrasekhar. Έτσι το άστρο μπορεί να φτάσει στο κρίσιμο σημείο που θα προκαλέσει την κατάρρευσή του και την επακόλουθη έκρηξη ως σουπερνόβα. Σύμφωνα με τον M. E. Caplan [black Dwarf Supernova in the Far Future], οι πρόγονοι των μαύρων νάνων που καταλήγουν σε σουπερνόβα έχουν μάζες μεταξύ 1,16 και 1,35 M⊙ και βρίσκονται σε σχεδόν μηδενική θερμοκρασία κάτι που του επιτρέπει να προσδιορίσει την εσωτερική δομή τους με σχετική ακρίβεια, χρησιμοποιώντας μόνο τις γνώσεις για το σχετικιστικό αέριο Fermi. Επιπλέον, υπολογίζει την διάρκεια ζωής τους με απλές αναλυτικές εξισώσεις για τις ταχύτητες αντίδρασης πυκνοπυρηνικών αντιδράσεων στο εσωτερικό τους.

Εφόσον λοιπόν τα πρωτόνια δεν διασπώνται, τότε στο – όχι και τόσο άμεσο – μέλλον αναμένουμε περίπου το 1% του συνόλου των σημερινών άστρων, περίπου 1021 άστρα, να καταρρεύσουν και να εκραγούν ως σουπερνόβα, μετά από από περίπου googol11=101100 χρόνια έως 1032000 χρόνια (το 1 ακολουθούμενο από 1100 και 32000 μηδενικά αντίστοιχα).

Μετά από ένα τόσο ασύλληπτα τεράστιο χρονικό διάστημα είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς να προκύπτουν οποιεσδήποτε άλλες αστροφυσικές διαδικασίες, οπότε σύμφωνα με τον Caplan τα σουπερνόβα των μαύρων νάνων ίσως είναι οι τελευταίες αστρικές μεταβολές που θα συμβούν στο σύμπαν μας πριν τον θερμικό θάνατό του.

https://physicsgg.me/2021/04/17/%cf%80%cf%85%cf%81%ce%bf%cf%84%ce%b5%cf%87%ce%bd%ce%ae%ce%bc%ce%b1%cf%84%ce%b1-%cf%80%cf%81%ce%b9%ce%bd-%ce%b1%cf%80%cf%8c-%cf%84%ce%bf-%cf%84%ce%ad%ce%bb%ce%bf%cf%82-%cf%84%ce%bf%cf%85-%cf%83%cf%8d/

Οι λευκοί νάνοι και το όριο Τσαντρασεκάρ.

Πάνω στο πλοίο, την ώρα που η Βομβάη έσβηνε στον ορίζοντα ο δεκαενιάχρονος Τσαντρασεκάρ σκεφτόταν την θεωρία του Φάουλερ για τους λευκούς νάνους, αλλά θυμόταν και την Λαλίτα, τη νεαρή σύντροφό του που άφηνε μακριά. Τις πρώτες μέρες η θάλασσα ήταν τόσο φουρτουνιασμένη ώστε το πλοίο ήταν αναγκασμένο να πλέει με την μισή ταχύτητα. Όταν ο καιρός βελτιώθηκε, ο Τσάντρα κάθισε σε μια πολυθρόνα στο κατάστρωμα και τράβηξε μία άλλη στο πλάι του στην οποία τοποθέτησε μια στοίβα με βιβλία και άρθρα.

Το 1930 ο Subrahmanyan Chandrasekhar ταξιδεύοντας με το πλοίο SS Pilsna, της εταιρείας Lloyd Triestino για να σπουδάσει δίπλα Ralph Fowler στο Πανεπιστήμιο του Cambridge, ανακάλυψε το επονομαζόμενο σήμερα όριο Chandrasekhar για τους λευκούς νάνους. Ο υπολογισμός του είχε σημαντικές συνέπειες στην εξέλιξη της αστροφυσικής.

Είχε πάρει μαζί του το άρθρο ‘On Dense Matter‘, που είχε γράψει ο Φάουλερ το 1926 (στο οποίο έδινε μια απάντηση στο παράδοξο του Έντινγκτον σχετικά με τους λευκούς νάνους και το τέλος της ζωής των άστρων), το βιβλίο του βραβευμένου με Νόμπελ, Αμερικανού Άρθρουρ Χόλι Κόμπτον «Ακτίνες Χ και σχετικότητα» και τα βιβλία των Έντινγκτον και Ζόμερφελντ. Η θάλασσα ήταν ήρεμη, χωρίς ούτε ένα κυματάκι. Ο απέραντος ουρανός ήταν έντονα γαλάζιος και ο αέρας μύριζε αλμύρα. Οι μέρες ήταν ειδυλλιακές.

Ο Τσάντρα είχε ηρεμήσει. Είχε αρχίσει να ξεχνά τις αγχώδεις προηγούμενες εβδομάδες. Δεν είχε τίποτε άλλο να κάνει εκτός από το να σκέφτεται και να υπολογίζει. Ήξερε ακριβώς τι έπρεπε να υπολογίσει – το πρόβλημα που είχε αναγκαστεί να βάλει στην άκρη πριν από λίγους μήνες – να κάνει «τα συμπεράσματα του Φάουλερ πιο ακριβή.

Άρχισε να υπολογίζει την πυκνότητα στο κέντρο ενός αστέρα όπως αυτό απαιτούνταν από το συμπέρασμα του Φάουλερ και βρήκε ότι, για τον λευκό νάνο Β του Σείριου, αυτή ήταν ένα εκατομμύριο γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό – ο λευκός νάνος ήταν ένα εκατομμύριο φορές πυκνότερος από το νερό.

Οι λευκοί νάνοι είναι νεκρά αστέρια και το ερώτημα ήταν με ποιόν μηχανισμό εξουδετερώνουν την βαρύτητα των υπερκείμενων στρωμάτων της ύλης ώστε να αποτρέψουν την βαρυτική τους κατάρρευση. Έχοντας καταναλώσει τα πυρηνικά τους καύσιμα οι μόνοι παραδεκτοί μηχανισμοί είναι αυτοί που εφαρμόζονται δωρεάν, δηλαδή αυτοί που δεν απαιτούν κατανάλωση ενέργειας.

Όμως τι ήταν εκείνο που έκανε αυτόν τον τεράστιο αριθμό τόσο ενδιαφέροντα; Αναρωτήθηκε: άραγε, ποιές θα ήταν οι ταχύτητες των ηλεκτρονίων στο κέντρο των λευκών νάνων, με δεδομένη την εξαιρετικά υψηλή πυκνότητα που είχε υπολογίσει; Οι ταχύτητες αυτές προέκυψαν πολύ υψηλές, μεγαλύτερες από το μισό της ταχύτητας του φωτός.

Ο σχετικιστικός εκφυλισμός των ηλεκτρονίων

Ο Τσάντρα είχε εντυπωσιαστεί παρ’ ότι γνώριζε πολύ καλά ότι όταν λαμβανόταν υπόψιν η σχετικότητα σε μια εξίσωση, τα επακόλουθα ήταν απρόσμενα. Η έκλαμψη του Τσάντρα ήταν κάτι παραπάνω από τυχαία. Του είχαν μιλήσει οι εξισώσεις. Σύμφωνα με την αρχή της απροσδιοριστίας του Χάιζενμπεργκ, υπάρχει μια αντίστροφη σχέση μεταξύ της θέσης ενός σωματιδίου και της ταχύτητάς ή ορμής του:

\Delta x \Delta p \sim \frac{\hbar}{2} \,\,\,\, (1)

Οποιαδήποτε απόπειρα εξαναγκασμού των ηλεκτρονίων ενός αστέρα να καταλάβουν μια συγκεκριμένη θέση είχε ως αποτέλεσμα μια ξέφρενη αύξησης της ταχύτητας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα ηλεκτρόνια στο εσωτερικό των λευκών νάνων κινούνται με ταχύτητες πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός.

Ο Φάουλερ είχε μελετήσει τον μη σχετικιστικό εκφυλισμό, με άλλα λόγια, την θεωρία του εκφυλισμού που δεν λαμβάνει υπόψιν της την σχετικότητα. Ο Φαόυλερ είχε καταλήξει στο ‘παράλογο’ συμπέρασμα ότι η ακτίνα του λευκού νάνου είναι αντιστρόφως ανάλογη με την τρίτη ρίζα της μάζας του (R \sim M^{-1/3}). Mε λίγα λόγια ο λευκός νάνος με την μεγαλύτερη μάζα θα έχει την μικρότερη ακτίνα!

Συμπεριλαμβάνοντας την θεωρία της ειδικής σχετικότητας, ο Τσάντρα ξεκίνησε να μελετά αυτό που ονόμασε σχετικιστικά εκφυλισμένο αέριο ηλεκτρονίων. Συνειδητοποίησε ότι ένας πλήρης υπολογισμός ήταν πολύ δύσκολος, Αντ’ αυτού, αποφάσισε να κάνει μια προσέγγιση στην οποία υπέθεσε ότι τα ηλεκτρόνια ενός λευκού νάνου κινούνταν πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός.

Στους λευκούς νάνους η ύλη είναι πλήρως ιονισμένη – οι πυρήνες έχουν απογυμνωθεί από τα ηλεκτρόνια τους (τα ηλεκτρόνια είναι φερμιόνια με σπιν 1/2). Έτσι, ενώ το άστρο έχει καταναλώσει τα πυρηνικά του καύσιμα διαθέτει την πίεση των ηλεκτρονίων (αέριο φερμιονίων) εξαιτίας της απαγορευτικής αρχής του Pauli, η οποία αντισταθμίζει την βαρύτητα. Όταν τα ηλεκτρόνια βρεθούν περιορισμένα σε έναν ελάχιστο όγκο ασκούν πίεση ακριβώς όπως τα μόρια ενός αερίου ασκούν πίεση στα τοιχώματα ενός δοχείου. Όμως, η πίεση του εκφυλισμένου αερίου ηλεκτρονίων είναι ριζικά διαφορετική από την θερμική πίεση που κρατά σε ισορροπία άστρα σαν τον ήλιο μας (άστρα της κύριας ακολουθίας). Aυστηρά μιλώντας, η πίεση εκφυλισμού εξαρτάται από την θερμοκρασία ενός αστέρα. Οι Φάουλερ και Τσάντρα περιορίστηκαν στην περίπτωση ενός λευκού με μηδενική θερμοκρασία, όπου ο αστέρας έχει ψυχθεί έχοντας φτάσει στην κατάσταση του μέγιστου εκφυλισμού. Επρόκειτο για μια λογική προσέγγιση που διατήρηση τις εξισώσεις τους σε απλή μορφή. Αν οι λευκοί νάνοι βρίσκονταν πραγματικά σε μηδενική θερμοκρασία θα ήταν αόρατοι. Παρόλα αυτά, για συγκεκριμένες θερμοκρασίες και πυκνότητες, οι αστροφυσικοί μπορούν να μοντελοποιήσουν τους λευκούς νάνους σαν να ήταν ένα αέριο ηλεκτρονίων σε μηδενική θερμοκρασία.

Εφόσον το αέριο των σχετικιστικών ηλεκτρονίων συνεισφέρει για κάθε πυκνότητα λιγότερη πίεση απ’ όση δείχνει ο μη σχετικιστικός τύπος, οι ακτίνες των λευκών νάνων με ακόμα μεγαλύτερες μάζες πρέπει να είναι ακόμα μικρότερες απ’ ότι υπολόγισε ο Φάουλερ.

Ο Τσάντρα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι αν η μάζα του λευκού νάνου ήταν αρκετά μεγάλη, το άστρο θα έπρεπε να συρρικνωθεί και η ακτίνα του να μηδενιστεί! Κι αυτό ήταν συνέπεια της αρχής της σχετικότητας, ότι υπάρχει μια οριακή ταχύτητα στο σύμπαν – η ταχύτητα του φωτός – που κανείς δεν μπορεί να ξεπεράσει, ούτε τα εκφυλισμένα ηλεκτρόνια σε έναν λευκό νάνο μεγάλης μάζας. Και κατάφερε να υπολογίσει την οριακή μάζα στην οποία αντιστοιχούσε η μηδενική ακτίνα του λευκού νάνου (αυτό που σήμερα ονομάζουμε όριο Τσαντρασεκάρ).

«Τα πράγματα ήταν τόσο απλά, ήταν στοιχειώδη. Ο καθένας θα μπορούσε να το είχε βρει», θυμόταν χρόνια αργότερα ο Τσάντρα.

Μια απλούστατη προσέγγιση

Μπορούμε να κάνουμε μια «εκ των υστέρων» χοντρική εκτίμηση του ορίου Τσαντρασεκάρ ως εξής: Ο ελάχιστος όγκος που καταλαμβάνουν Νe ηλεκτρόνια θα είναι

V_{min} \sim \frac{N_{e}}{2} \Delta x^{3} \Rightarrow \Delta x \sim \left(\frac{2 V_{min}}{N_{e} } \right)^{\frac{1}{3}} \,\,\,\, (2)

όπου Δx3 ο «στοιχειώδης όγκος» ο οποίος μπορεί να περιέχει δυο ηλεκτρόνια (υπενθυμίζεται ότι σε κάθε επιτρεπτή ενέργεια αντιστοιχούν δυο φερμιόνια με σπιν +1/2 και -1/2). Συνδυάζοντας τις εξισώσεις (1) και (2), θεωρώντας ότι p~Δp και Vmin~R3, όπου R η ακτίνα του λευκού νάνου, προκύπτει:

p \sim \hbar \left(\frac{N_{e}}{V_{min}} \right)^{\frac{1}{3}} = \frac{\hbar N_{e}^{1/3}}{R} \,\,\,\, (3)

Αν Μ είναι μάζα του άστρου, τότε θα περιέχει Nnuc=Μ/(Α∙mp) νουκλεόνια, ενώ ο αριθμός των πρωτονίων και των ηλεκτρονίων θα είναι: Νp=Ne=Z∙Nnuc=Z∙Μ/(Α∙mp). Aντικαθιστώντας στην εξ. (3) παίρνουμε:

p \sim \frac{\hbar}{R} \left( \frac{ZM}{A m_{p}} \right)^{\frac{1}{3}} \,\,\,\, (4)

Θεωρώντας ότι το άστρο βρίσκεται σε ισορροπία έχουμε:

K+U \cong 0 \Rightarrow K\cong -U \sim \frac{GM^{2}}{R} \,\,\,\, (5)

Στο σημείο αυτό ο Τσάντρα, αντί της κλασικής σχέσης ορμής και κινητικής ενέργειας K=N_{e}p^{2}/2m που χρησιμοποίησε ο Φάουλερ(*), χρησιμοποίησε την αντίστοιχη σχετικιστική: K= N_{e}(\sqrt{c^{2}p^{2}+m_{0}^{2}c^{4}}- m_{0}c^{2}), η οποία για ταχύτητες ηλεκτρονίων κοντά στην ταχύτητα του φωτός (p>>m0c) μας δίνει: Κ≈Nepc. Έτσι η εξίσωση (5) γίνεται:

p \sim \frac{GM^{2}}{N_{e}cR} \,\,\,\, (6)

Συνδυάζοντας τις εξισώσεις (4) και (6) παίρνουμε τελικά το όριο Τσαντρασεκάρ για την μάζα του λευκού νάνου:

M \sim \left( \frac{Z}{m_{p}A} \right)^{2} \left( \frac{\hbar\,c}{G} \right)^{3/2}

Στην βιβλιογραφία μπορεί να βρει κανείς την ακριβέστερη μορφή της παραπάνω εξίσωσης (π.χ. The Physics of Astrophysics Volume I: Radiation, Frank H. Shu):

M_{Ch} = 0,2 \left( \frac{Z}{m_{p}A} \right)^{2} \left( \frac{h\,c}{G} \right)^{3/2}= 3,15\left( \frac{Z}{m_{p}A} \right)^{2} \left( \frac{\hbar\,c}{G} \right)^{3/2}

Η μόνη διαφορά είναι ο αριθμητικός παράγοντας 3,15! Η εξίσωση αυτή είναι ένας από τους πιο όμορφους και πιο σημαντικούς τύπους της θεωρητικής αστροφυσικής. Μια τόσο σημαντική ιδιότητα τόσο πολύπλοκων αντικειμένων όπως τα άστρα περιγράφεται από μια εξίσωση που περιέχει μόνον ορισμένες θεμελιώδεις παγκόσμιες σταθερές, οι τιμές των οποίων μετρούνται στα γήινα εργαστήρια και για διαφορετικούς λόγους. Δεδομένου ότι ο λόγος Ζ/Α για τα περισσότερα βαριά στοιχεία μπορεί να θεωρηθεί περίπου 0,5 το όριο Τσαντρασεκάρ που προκύπτει είναι ΜCh=1,4MꙨ όπου MꙨ η μάζα του ήλιου. Όλοι οι λευκοί νάνοι των οποίων οι μάζες έχουν προσδιοριστεί έχουν μάζα μικρότερη από το όριο Τσαντρασεκάρ.

Στους αρχικούς υπολογισμούς του ο Τσάντρα υπολόγισε το όριο ως 0,91MꙨ. Ωστόσο, η ακριβής αριθμητική τιμή δεν ήταν τόσο σημαντική όσο το γεγονός ότι υπήρχε μια μέγιστη μάζα πέρα από την οποία ένας λευκός νάνος θα συρρικνωνόταν στο τίποτα. Η τιμή 1,4MꙨ εμφανίστηκε για πρώτη φορά το 1939 σε μια εργασία του ρώσου φυσικού George Gamow.

περισσότερα για την ζωή και το έργο του Τσαντρασεκάρ μπορείτε να διαβάσετε στο βιβλίο του Arthrur I. Miller: «Οι μονομάχοι του μεσοπολέμου, Τσάντρα εναντίον Έντινγκτον στην αναζήτηση της μαύρης τρύπας», Εκδόσεις Τραυλός

(*) Συνεχίζοντας με τον κλασικό τύπο της κινητικής ενέργειας K=N_{e}p^{2}/2m που χρησιμοποίησε ο Φάουλερ καταλήγουμε με τον ίδιο τρόπο στην εξίσωση: R \sim \frac{\hbar}{Gm_{e}}\left( \frac{Z}{A m_{p} } \right)^{5/3} M^{-1/3} . Εδώ βλέπουμε ότι η ακτίνα μηδενίζεται όταν η μάζα τείνει στο άπειρο.

Στην φωτογραφία ο Σείριος και ο συνοδός του Σείριος Β (το μικρό φωτεινό σημάδι κάτω από κέντρο, αριστερά) όπως φωτογραφήθηκαν από το Hubble το 2003. Ο Σείριος Β ήταν ο πρώτος λευκός νάνος που ανακαλύφθηκε το 1862 από τον αστρονόμο Alvan Graham Clark.

https://physicsgg.me/2021/06/27/%ce%bf%ce%b9-%ce%bb%ce%b5%cf%85%ce%ba%ce%bf%ce%af-%ce%bd%ce%ac%ce%bd%ce%bf%ce%b9-%ce%ba%ce%b1%ce%b9-%cf%84%ce%bf-%cf%8c%cf%81%ce%b9%ce%bf-%cf%84%cf%83%ce%b1%ce%bd%cf%84%cf%81%ce%b1%cf%83%ce%b5%ce%ba/

Αστρονόμοι ανακάλυψαν τον μικρότερο και με μεγαλύτερη μάζα «λευκό νάνο» που έχει ποτέ βρεθεί.

Αμερικανοί και άλλοι αστρονόμοι ανακάλυψαν τον μικρότερο και με μεγαλύτερη μάζα λευκό νάνο που έχει ποτέ βρεθεί στο σύμπαν.

Έχει μάζα κατά 35% μεγαλύτερη του Ήλιου, παρόλο που ξεπερνά ελάχιστα σε μέγεθος τη Σελήνη, έχοντας διάμετρο μόνο 4.300 χιλιομέτρων (έναντι 3.475 χλμ. του φεγγαριού).

Πρόκειται για ένα βαρύ άστρο, σε απόσταση 130 ετών φωτός από τη Γη, το οποίο έχει προέλθει από τη συγχώνευση δύο άλλων μικρότερων λευκών νάνων.

Οι επιστήμονες, με επικεφαλής την αστροφυσικό Ilaria Caiazzo του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech), που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature», επιβεβαίωσαν την ανακάλυψη τόσο με επίγεια τηλεσκόπια της Καλιφόρνια και της Χαβάης, όσο και με διαστημικά (το ευρωπαϊκό Gaia και το αμερικανικό Neil Gehrels Swift).

Ο εν λόγω λευκός νάνος ZTF J1901+1458 διαθέτει ένα πανίσχυρο μαγνητικό πεδίο, σχεδόν ένα δισεκατομμύριο φορές ισχυρότερο από εκείνο του Ήλιου. Το άστρο, που έχει ηλικία μόνο 100 εκατομμυρίων ετών σε αυτή τη μορφή, περιστρέφεται με αστραπιαία ταχύτητα γύρω από τον άξονα του, διαγράφοντας μια πλήρη περιστροφή κάθε επτά λεπτά (έναντι 27 ημερών του Ήλιου).

Οι λευκοί νάνοι είναι τα απομεινάρια της βαρυτικής κατάρρευσης άστρων που κάποτε είχαν έως οκτώ ηλιακές μάζες. Ο δικός μας Ήλιος, αφού διογκωθεί σε ερυθρό γίγαντα σε περίπου πέντε δισεκατομμύρια χρόνια, τελικά θα αποβάλει τα εξωτερικά στρώματα του και θα συρρικνωθεί σε ένα πυκνό λευκό νάνο.

Σχεδόν το 97% των άστρων καταλήγουν λευκοί νάνοι. Μόνο οι μαύρες τρύπες και τα άστρα νετρονίων έχουν μεγαλύτερη πυκνότητα από τους λευκούς νάνους.

https://www.in.gr/2021/07/01/b-science/space/astronomoi-anakalypsan-ton-mikrotero-kai-megalyteri-maza-leyko-nano-pou-exei-pote-vrethei/

Βρέθηκε ο Γιουσέιν Μπολτ των άστρων.

Με τον όρο λευκός νάνος χαρακτηρίζεται το υπόλειμμα του πυρήνα ενός άστρου μικρής ή μεσαίας μάζας που απομένει μετά τον θάνατο του. Οι λευκοί νάνοι είναι το ένα από τα τρία είδη «αστρικών πτωμάτων» (τα άλλα δύο είναι οι αστέρες νετρονίων και οι μαύρες τρύπες). Ο Ήλιος θα μετατραπεί σε ένα λευκό νάνο σε περίπου πέντε δισεκατομμύρια χρόνια.Ερευνητές του Πανεπιστημίου Warwick εντόπισαν έναν λευκό νάνο που ολοκληρώνει μια πλήρη περιστροφή γύρω από τον εαυτό του σε μόλις 25 δευτερόλεπτα. Αυτός ο λευκός νάνος έλαβε την κωδική ονομασία LAMOST J024048.51+195226.9 και είναι ο ταχύτερος λευκός νάνος (που γνωρίζουμε) στο Σύμπαν. Το προηγούμενο σχετικό ρεκόρ κατείχε ο λευκός νάνος  J0240+1952 που ολοκληρώνει μια πλήρη περιστροφή γύρω από τον εαυτό του σε 29 δευτερόλεπτα.Ο LAMOST J024048.51+195226.9 έχει μέγεθος παρόμοιο με αυτό της Γης αλλά η μάζα του είναι 200 χιλιάδες φορές μεγαλύτερη. Για τον εντοπίσουν οι ερευνητές χρησιμοποίησαν την προηγμένη κάμερα HiPERCAM στο Gran Telescopio Canarias, ένα τηλεσκόπιο 10,4 μ. που βρίσκεται στο Παρατηρητήριο Roque de los Muchachos στο νησί της Λα Πάλμα, στα Κανάρια νησιά της Ισπανίας. Είναι το μεγαλύτερο οπτικό τηλεσκόπιο μονού ανοίγματος στον κόσμοΣύμφωνα με τους ερευνητές ο λευκός νάνος αποσπά ιονισμένο αέριο (πλάσμα) από ένα γειτονικό του άστρο και το εκτοξεύει στο Διάστημα με ταχύτητες τριών χιλιάδων χλμ./δευτερόλεπτο. Αυτή η κοσμική διεργασία συνδέεται άμεσα με την ταχύτητα περιστροφής του συγκεκριμένου λευκού νάνου. Η τεράστια μάζα του είναι αυτή που σύμφωνα με τους επιστήμονες το συγκρατεί για να μην διαλυθεί από την απίστευτα γρήγορη περιστροφή του.

https://www.naftemporiki.gr/story/1803609/brethike-o-giousein-mpolt-ton-astron

Ανακαλύφθηκε εξωπλανήτης σε τροχιά γύρω από λευκό νάνο που θα μπορούσε να φιλοξενεί ζωή.

Βρετανοί αστρονόμοι εντόπισαν την παρουσία ενός κατοικίσιμου πλανήτη σε τροχιά γύρω από ένα άστρο που πεθαίνει

Καλλιτεχνική απεικόνιση πλανήτη σε τροχιά γύρω από λευκό νάνο

Εφόσον επιβεβαιωθεί, θα πρόκειται για την πρώτη φορά που ένας πιθανώς κατοικήσιμος πλανήτης θα έχει βρεθεί σε τροχιά γύρω από έναν λευκό νάνο, με τον πλανήτη αυτόν να εντοπίζεται σε αυτό που θεωρείται «κατοικήσιμη ζώνη» από το θνήσκον άστρο, καθώς η τροχιά του δεν είναι ούτε υπερβολικά μακριά ούτε υπερβολικά κοντά και έτσι η θερμοκρασία της επιφανείας του πρέπει να είναι ανεκτή.

Η σχετική αναφορά περιλαμβάνεται στις μηνιαίες ανακοινώσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρίας της Βρετανίας, με τον Τζέι Φάριχι, του Πανεπιστημίου του Λονδίνου, που ήταν επικεφαλής της μελέτης, να δηλώνει πως η παρατήρηση αυτή ήταν εντελώς νέα για τους αστρονόμους.«Πρόκειται για την πρώτη φορά που έχει βρεθεί οτιδήποτε στην κατοικήσιμη ζώνη ενός λευκού νάνου. Επομένως υφίσταται η πιθανότητα ζωής σε έναν άλλο κόσμος στην τροχιά αυτή», δήλωσε ο Βρετανός επιστήμονας στο BBC.Ενώ τα πολύ μεγάλα αστρικά σώματα προκαλούν μαύρες τρύπες όταν πεθαίνουν, τα μικρότερα (όπως ο δικός μας Ήλιος) μετατρέπονται σε λευκούς νάνους, δηλαδή άστρα που έχουν κάψει όλο το καύσιμο του πυρήνα τους και έχουν χάσει τα εξωτερικά τους στρώματα. Συνήθως έχουν το μέγεθος ενός κοινού πλανήτη και βγάζουν ένα λευκό-γαλάζιο χρώμα στην αρχή τους.Ο πιθανός πλανήτης, που εντοπίστηκε βρίσκεται 117 έτη φωτός από τη Γη, είναι 60 φορές πιο κοντά στον λευκό νάνο από ό,τι η Γη στον Ήλιο.Η αναφορά γίνεται σε πιθανό πλανήτη διότι δεν έχει ακόμη καταγραφεί το αστρικό αυτό σώμα αλλά οι ανωμαλίες στην κίνηση 65 σωμάτων στην τροχιά της κατοικήσιμης ζώνης αυτού του λευκού νάνου δείχνουν ότι εκεί υπάρχει κάποιος πλανήτης που τα επηρεάζει με τη βαρύτητά του.

https://physicsgg.me/2022/02/11/ανακαλύφθηκε-εξωπλανήτης-σε-τροχιά-γ/

Λευκός νάνος συνελήφθη να τρώει τον σύντροφό του.

Σε αντίθεση με τον μοναχικό Ήλιο, περίπου τα μισά άστρα του Γαλαξία βρίσκονται σε αποκλειστική σχέση με ένα άλλο άστρο, με τα δυο τους να περιφέρονται το ένα γύρω από το άλλο σε έναν κοσμικό γάμο που ονομάζεται «δυαδικό σύστημα».Αστρονόμοι παρουσίασαν αυτή την εβδομάδα την περίπτωση ενός τέτοιου γάμου που πήγε στραβά –ένα ζευγάρι που ζει στα άκρα, καθώς τα άστρα περιφέρονται το ένα γύρω από το άλλο κάθε 51 λεπτά, τη μικρότερη τροχιακή περίοδο που έχει καταγραφεί σε αυτή την ασυνήθιστη κατηγορία δυαδικού συστήματος. Το δράμα που τώρα εκτυλίσσεται είναι ότι το ένα άστρο κατασπαράσσει το άλλο.Το δυαδικό σύστημα ZTF J1813+4251, το οποίο βρίσκεται στην κατεύθυνση του αστερισμού του Ηρακλή σε απόσταση 3.000 ετών φωτός από τη Γη, ανήκει σε μια κατηγορία που ονομάζεται «κατακλυσμιαίοι μεταβλητοί αστέρες», στην οποία ένα άστρο σαν τον Ήλιο κινείται σε τροχιά γύρω από έναν λευκό νάνο, το πυκνό κατάλοιπο ενός νεκρού άστρου.Ο όρος «μεταβλητοί» σημαίνει ότι η φωτεινότητα του συστήματος διαρκώς αυξομειώνεται για τους παρατηρητές στη Γη. Ο δε όρος «κατακλυσμιαίοι» αναφέρεται απλώς στο γεγονός ότι η φωτεινότητα μεταβάλλεται δραματικά, έως και κατά 10.000 φορές σε κάποιες περιπτώσεις.

Ολέθρια σχέση

Στην πορεία εκατομμυρίων ετών, η απόσταση μεταξύ των δύο άστρων μειώθηκε, σε βαθμό να απέχουν πλέον μεταξύ τους λιγότερο από ό,τι η Γη από τη Σεληνη.«Φανταστείτε να περνάει το φεγγάρι από τον ουρανό 10 φορές κάθε βράδυ. Για τέτοιες ταχύτητες μιλάμε» δήλωσε στο Reuters ο Κέβιν Μπερτζ, αστροφυσικός του ΜΙΤ και επικεφαλής της μελέτης που δημοσιεύεται στο Nature.Όμως η συμβίωση του ζεύγους σε μια τόσο στενή σχέση δεν σημαίνει ότι τα δύο άστρα συμπεριφέρονται καλά το ένα στο άλλο –ο λευκός νάνος ρουφά ανελέητα υλικό από το ταίρι του.Το άτυχο μεγαλύτερο άστρο έχει περίπου τη θερμοκρασία του Ήλιου αλλά έχει χάσει τόσο υλικό ώστε πλέον έχει μόνο το 10% της διαμέτρου του Ήλιου και είναι συγκρίσιμο σε μέγεθος με τον Δία. Ο λευκός νάνος έχει μάζα ίση με το 55% της μάζας του Ήλιου, συγκεντρωμένη όμως σε μια σφαίρα με διάμετρο μόλις 1,5 φορά μεγαλύτερη από της Γης.Το μεγάλο άστρο πλησίαζε το τέλος της ζωής του και επρόκειτο να μεταμορφωθεί σε ερυθρό γίγαντα και μετά σε λευκό νάνο. Η διαδικασία όμως διακόπηκε λόγω του κανιβαλισμού.«Ο λευκός νάνος διέκοψε το τέλος του κύκλου ζωής του συντρόφου του και άρχισε να τον σιγοτρώει» είπε ο Μπερτζ.Μάλιστα η βαρυτική έλξη του λευκού νάνου είναι τόσο ισχυρή ώστε το θύμα έχει χάσει το σφαιρικό του σχήμα και είναι μια πεπλατυσμένο (εικόνα πάνω).Οι αστρονόμοι έχουν ανακαλύψει μέχρι σήμερα πάνω από 1.000 κατακλυσμιαία μεταβλητά δυαδικά συστήματα, από τα οποία όμως ελάχιστα κινούνται σε τροχιακές περιόδους κάτω των 75 λεπτών.Το ζευγάρι που εξετάζει η μελέτη είναι πολύ γρήγορο στα 51 λεπτά, δεν κατέχει όμως το ρεκόρ αν συγκριθεί με άλλες κατηγορίες δυαδικών συστημάτων.Η μικρότερη τροχιακή περίοδος που έχει μετρηθεί είναι μόλις 5 λεπτά και 21 δευτερόλεπτα και αφορά δύο λευκούς νάνους που περιφέρονται ο ένας γύρω από τον άλλο.«Υπάρχουν πολλά περίεργα που συμβαίνουν στο Διάστημα» σχολίασε ο Μπερτζ.

https://www.in.gr/2022/10/07/b-science/space/krousma-syzygikis-vias-leykos-nanos-synelifthi-na-troei-ton-syntrofo-tou/

Μια ασυνήθιστα συμμετρική έκρηξη από την σύγκρουση δύο λευκών νάνων.

Τέλειο σαν πυροτέχνημα – Αυτό το σουπερνόβα δεν θα έπρεπε να υπάρχει

Το υλικό που εκτινάχθηκε στην έκρηξη του Pa 30 εξαπλώθηκε ακτινωτά σε σχήμα σφαίρας (Robert Fesen, Dartmouth College)

Τα σουπερνόβα συνήθως εκρήγνυνται ακανόνιστα, με τα συντρίμμια τους να σχηματίζουν χαοτικά σύννεφα σαν στραβοχυμένους λουκουμάδες. Όχι όμως το Pa 30, ένα σουπερνόβα που έσκασε σε μια σχεδόν τέλεια σφαίρα, σαν καλοσχεδιασμένο πυροτέχνημα.«Μελετώ σουπερνόβα εδώ και 30 χρόνια και ποτέ δεν έχω ξαναδεί κάτι τέτοιο» δήλωσε ο Ρόμπερτ Φέζεν, αστρονόμος του Κολεγίου Ντάρτμουθ του Νιου Χάμπσαϊρ, παρουσιάζονας τη μελέτη 

https://arxiv.org/abs/2301.04809

της ομάδας του σε συνέδριο της Αμερικανικής Εταιρείας Αστρονομίας.Το Pa 30 είναι ένα γιγάντιο σφαιρικό σύννεφο που διογκώνεται με ταχύτητα 1.100 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο. Το 2019 ανακαλύφθηκε

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1216-1

 ότι περιέχει στο κέντρο του ένα ασυνήθιστο άστρο ακραία υψηλής θερμοκρασίας, περίπου 36.000 φορές πιο φωτεινό από τον Ήλιο.Τα σωματίδια που εκτοξεύει γύρω του δημιουργούν έναν αστρικό άνεμο που πνέει με την ασύλληπτη ταχύτητα των 16.000 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο, γύρω στο 5% της ταχύτητας του φωτός.Μια τέτοια ταχύτητα «είναι απλά ανήκουστη» σχολίασε ο Φέζεν στο συνέδριο.Όπως φαίνεται όμως δεν πρόκειται για κανονικό άστρο. Μελέτη του 2021 πρότεινε τη θεωρία ότι το περίεργο αντικείμενο δημιουργήθηκε από τη σύγκρουση δύο λευκών νάνων, σωμάτων που απομένουν όταν σχετικά μεγάλα άστρα γερνούν και εκρήγνυνται.Με άλλα λόγια, το άστρο του Pa 30 δημιουργήθηκε από τα πτώματα δύο άλλων άστρων.‘Όπως εξηγεί ανακοίνωση του Πανεπιστημίου Ντάρτμουθ,

https://home.dartmouth.edu/news/2023/01/images-capture-850-year-old-aftermath-stellar-collision?content-types=article

ο Φέζεν και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν επίγειο τηλεσκόπιο στην Αριζόνα για να ανιχνεύσουν τη φασματική υπογραφή του θείου, στοιχείου που ήταμ γνωστό ότι υπάρχει σε αφθονία στο σύννεφο που περιβάλλει το Pa 30.Η εκπληκτική εικόνα αποκαλύπτει τα απομεινάρια μιας τέλειας έκρηξης που δημιούργησε ακτινωτές λωρίδες συντριμμιών, γραμμές που θυμίζουν πυροτέχνημα.Ο λόγος για το σουπερνόβα πήρε αυτό το σφαιρικό σχήμα παραμένει ασαφής, αν και οι ερευνητές υποψιάζονται ότι έχει σχέση με την εξαιρετικά υψηλή ταχύτητα της έκρηξης.

Πυροτέχνημα 850 ετών

Μετρώντας τις διαστάσεις του νεφελώματος και την ταχύτητα με την οποία διαστέλλεται, προηγούμενη μελέτη είχε υπολογίσι ότι η εκρηκτική σύγκρουση των λευκών νάνων συνέβη πριν από περίπου 850 χρόνια, κάτι που επιβεβαιώνεται από τις νέες παρατηρήσεις.Όλα δείχνουν ότι το Pa 30 είναι το υπόλειμμα του σουπερνόβα που καταγράφηκε το 1181 μ.Χ., λένε οι ερευνητές.«Το άστρο ήταν αρκετά φωτεινό ώστε να παρατηρηθεί από τρεις διαφορετικές ομάδες στην Κίνα με διαφορά δύο ημερών. Παρατηρήθηκε επίσης στην Ιαπωνία» είπε ο Φέζεν.Για τους αρχαίους αστρονόμους, η έκρηξη πρέπει να ήταν περίπου το ίδιο φωτεινή με τον Βέγα, το πέμπτο φωτεινότερο άστρο στον ουρανό της Γης. Η λάμψη διήρκεσε για χρόνια.

Τύπος Iax

Η έκρηξη του Pa 30, προκύπτει από τις παρατηρήσεις, ήταν μια σπάνια περίπτωση σουπερνόβα του «Τύπου Iax».Τέτοιες εκρήξεις έχουν παρατηρηθεί σε άλλους γαλαξίες, όχι όμως στον δικό μας Γαλαξία όπως το P30, και ο μηχανισμός τους παραμένει εν πολλοίς άγνωστος.Σε συνδυασμό με προηγούμενες μελέτες, οι νέες παρατηρήσεις υποδεικνύουν ότι οι εκρήξεις Iax, ή τουλάχιστον ένα μέρος τους, πυροδοτούνται όταν δύο λευκοί νάνοι συγκρούονται και σχηματίζουν έναν νέο, καυτό και υπέρπυκνο νέο άστρο.Το Pa 30 «θα επιτρέψει στους αστρονόμους να μελετήσουν ένα ιδιαίτερα ενδιαφέροντα τύπο σουπερνόβα το οποίο μπορούσαν μέχρι σήμερα να εξετάσουν μόνο με θεωρητικά μοντέλα και παραδείγματα σε μακρινούς γαλαξίες» δήλωσε ο Φέζεν.Επισήμανε δε ότι η εικόνα που καταγράφηκε στο ορατό τμήμα του φάσματος δεν αντιστοιχεί παρά σε ένα μικρό μόνο μέρος του υπερθεάματος.Οι ερευνητές σχεδιάζουν τώρα νέες παρατηρήσεις με τα διαστημικά τηλεσκόπια Hubble και James Webb.O Φέζεν προέβλεψε μάλιστα ότι οι υπέρυθρες εικόνες του James Webb «θα είναι απλά εκπληκτικές».

https://physicsgg.me/2023/01/27/μια-ασυνήθιστα-συμμετρική-έκρηξη-από/