Rentgenový signál „ohnivé koule“  
Když astronomové odhalí novu, pozorují ji ve viditelném světle. Teorie ale již 30 let předpokládá, že těsně předtím, než se rozzáří, po krátkou dobu emituje ve fázi „ohnivé koule“ intenzivní rentgenové paprsky. Německý teleskop eROSITA na kosmické rentgenové observatoři Spektr-RG byl šťastnou náhodou namířen ve správnou dobu na správnou část oblohy.

Když Slunci podobná hvězda jde do důchodu

Umělecké ztvárnění explodujícího bílého trpaslíka, který na svém povrchu akumuluje materiál gravitačně vysátý z doprovodné hvězdy. Kredit: Annika Kreikenbohm, eROSITA Collaboration
Umělecké ztvárnění explodujícího bílého trpaslíka, který na svém povrchu akumuluje materiál gravitačně vysátý z doprovodné hvězdy. Kredit: Annika Kreikenbohm, eROSITA Collaboration

Fyzikální zákony přiřkly „tuctovým“ hvězdám do desetinásobku hmotnosti našeho Slunce jednoznačný osud. V závěru aktivní hvězdné kariéry, když jim v jádru dojde vodíkové palivo pro fúzní reakci, vstoupí do fáze proměny v takzvaného bílého trpaslíka. Toto závěrečné drama má trochu jiný scénář pro hvězdy s původní hmotností do přibližně dvojnásobku Slunce a jiný pro ty těžší (podrobněji například zde). Nicméně to, co po miliony let trvající proměně zbude jako bílý trpaslík, je vskutku na hvězdu poměrně malé těleso – rámcově srovnatelné s velikostí Země, s velmi vysokou hustotou – přibližně tuna na cm3, ve většině případů složené z uhlíku a  kyslíku, tedy popele fúzních reakcí helia [3 4He → 12C + energie] a helia s uhlíkem [12C + 4 He → 16O + energie]. Tato superhustá hmota je v kvantovém stavu takzvaného degenerovaného plynu, u něhož zvyšování teploty nevede k zvětšení objemu a tlaku, jako to známe u běžných plynů, které se chovají slušně podle stavové rovnice.

 

I když bílý trpaslík je zpočátku velmi žhavým tělesem s povrchovou teplotou až 20 tisíc kelvinů a teplotou jádra v milionech kelvinů, je neaktivním, pomalu chladnoucím tělesem. Tepelně se vyrovná se svým vesmírným okolím a stane se z něho v elektromagnetickém spektru neviditelný černý trpaslík až za mnoho miliard let. Dobu o hodně a případně i násobně delší, než je věk samotného vesmíru. Což hledání vychladlého černého trpaslíka v současnosti předem odsuzuje k neúspěchu.

 

Snímek novy YZ Reticuli pořízen v roce 2020 rentgenovým teleskopem eROSITA (převedený do barevného zobrazení) Kredit: König et al., Nature, 2022
Snímek novy YZ Reticuli pořízen v roce 2020 rentgenovým teleskopem eROSITA (převedený do barevného zobrazení) Kredit: König et al., Nature, 2022

Hvězdný důchodce ve svazku s aktivním souputníkem má šanci zazářit…

Uvedený scénář platí pro osamocené bílé trpaslíky vzniklé z hvězd, jakým je například naše Slunce. Je ale nemálo těch, které „žijí“ v binárním systému, v němž dvě hvězdy obíhají kolem společného těžiště – barycentra. Takovýto gravitačně spjatý svazek, zejména když je poměrně těsný, může ovlivnit osudy obou těles. Představme si jednu z mnohých možných situací, že jedna hvězda je již v důchodu jako horký, ale neaktivní bílý trpaslík a druhá se v závěru aktivního života nafoukla do fáze červeného obra s velmi nízkou hustotou své atmosféry. (Poznámka: Slunce, které do fáze červeného obra dospěje za přibližně 5 miliard let, se rozepne až do oblasti dráhy Země).


V závislosti od vzájemné vzdálenosti a tvaru oběžných drah může docházet k trvalému nebo jen občasnému, gravitačně řízenému přesunu plynu z obálky červeného obra k povrchu bílého trpaslíka, kde se postupně hromadí a ohřívá jak zbytkovým teplem vyhaslé hvězdy, tak zvyšujícím se tlakem. Když teplota ve vnitřní oblasti naakumulované obálky dosáhne kolem 20 milionů kelvinů, rozžehne se fúzní proměna vodíku v helium (CNO cyklus). Překotný proces uvolňuje obrovské množství energie, jež se šíří obálkou a ohřívá ji. Nakonec se v ní naruší rovnováha mezi zářením a gravitací a část žhnoucího plynného obalu exploduje do okolí, kde vytvoří postupně se rozpínající mlhovinu. Původně nenápadného bílého trpaslíka v dalekohledech nebo i volným okem zaregistrujeme jako rozzářenou „novou hvězdu“ – novu. Když podstatná část vodíku v obálce shoří v helium a odvrhnutím plynu tlak v ní klesne, fúze postupně pohasne, nově získaná energie se řádově v měsících vyzáří a bílý trpaslík se vrátí k původní svítivosti. Celý proces se může opakovat. Mnohokrát, přičemž perioda se výrazně liší. Samozřejmě, že astronomové doposud mohli zaregistrovat jen novy, u nichž mezi dvěma vzplanutími uběhly řádově měsíce, roky, desetiletí, výjimečně století.


i celý explodovat

Lokalizace 8 816 světelných let vzdálené novy YZ Reticuli (ZY Ret) v oblasti jižního souhvězdí Sítě (Reticulum). Kredit: R. Sinnott & R. Fienberg, IAU, Sky & Telescope magazine, Wikipedia, CC 3.0
Lokalizace 8 816 světelných let vzdálené novy YZ Reticuli (ZY Ret) v oblasti jižního souhvězdí Sítě (Reticulum). Kredit: R. Sinnott & R. Fienberg, IAU, Sky & Telescope magazine, Wikipedia, CC 3.0

Bílý trpaslík si však při každé explozi novy část akrecí získaného plynu ponechá. Postupně tak zvyšuje svoji hmotnost, tedy i gravitační sílu. Může se pak stát, že na jeho povrch v krátké době přeteče tolik nového materiálu, že překročí Chandrasekharův hmotnostní limit - 1,44násobek hmotnosti Slunce. To rozežne fúzní reakce i v jeho jádru, kde se začne překotně spalovat uhlík, a gigantické množství uvolněné energie bílého trpaslíka roztrhá v explozi, kterou pozorujeme jako supernovu 1a.

 

Předpovězené stadium „fireball“ potvrzeno

Ale vraťme se k nově, která bílého trpaslíka nezničí, protože se děje jen v naakumulované plynné obálce. V červenci před dvěma lety astronomové zaznamenali na jižní obloze, v malém souhvězdí Sítě (Reticulum) výrazně zjasněný objekt, nějakou dobu pozorovatelný i volným okem se zdánlivou jasností o maličko menší, než má například Megrez – hvězda společná oji i korbě Velkého vozu. Šlo o jednu ze 13ti galaktických nov objevených v roce 2020, takže nic převratného. Přesto tomuto objektu, astronomy označeném jako YZ Ret, věnoval na svých stránkách prostor i časopis Nature. Přesněji studii německo-španělského týmu astronomů, který v ní světu oznamuje první detekci rentgenového záblesku, jenž podle předpokladů předchází optickému zjasnění novy. Předtím nebyl zachycen, protože nelze předem přesně předvídat, kdy a kde na obloze nějaká nova zazáří. A tak jevy, které tomuto povětšinou i tak jen v dalekohledech pozorovatelnému zjasnění předcházejí, pomůže zaznamenat jen šťastná náhoda. A ta přála týmu eROSITA. Přístroj je jedním ze dvou rentgenových dalekohledů na rusko-německé vesmírné observatoři pro astrofyziku vysokých energií Spektr-RG (Spektrum-Rentgen-Gama). Od 30. října 2019 mapuje oblohu z oběžné dráhy kolem Lagrangeova libračního bodu L2. Zatímco eROSITA, jež se zrodila v Ústavu Maxe Plancka pro extraterestriální fyziku v německém Garchingu, je konstruována na snímání oblohy v oblasti měkkého rentgenového záření s energiemi 0,2 – 10 keV, druhý, ruský, teleskop ART-XC zachytává tvrdé rentgenové záření s energiemi 5 – 30 keV. Jde žel o projekt, který postihla současná geopolitická situace, kvůli níž tým eROSITY 26. února 2022 pozastavil činnost přístroje.

Rentgenový teleskop eROSITA se skládá ze sedmi identických zrcadlových modulů. Každý z nich je připojen k vlastnímu rentgenovému detektoru. U každého detekovaného fotonu se registruje čas příletu, jeho energie (vlnová délka) a lokalizace na obloze. Kredit: Johannes Buchner, Wikipedia, CC 4.0
Rentgenový teleskop eROSITA se skládá ze sedmi identických zrcadlových modulů. Každý z nich je připojen k vlastnímu rentgenovému detektoru. U každého detekovaného fotonu se registruje čas příletu, jeho energie (vlnová délka) a lokalizace na obloze. Kredit: Johannes Buchner, Wikipedia, CC 4.0

Nicméně ještě v roce 2020, během svého druhého celooblohového mapování v době od června do prosince 2020 eROSITA opakovaně procházela i oblast oblohy v jižním souhvězdí Sítě. Prvních 22 průletů zde neodhalilo nic výjimečného. Při 23. průletu, byl ale detekován extrémně jasný zdroj měkkého rentgenového záření, který při dalším, 24. průletu již nalezen nebyl. Celý záblesk nemohl tedy trvat déle než osm hodin. Přesně v místě jeho zdroje, ale o 11 hodin později, zazářila nova YZ Reticuli, jejíž svítivost ve viditelné oblasti světla prudce vzrostla o 9 magnitud. První astronom si ji však všiml až o 6 dnů později.

První celooblohová (vyhlazená) mapa nasnímaná teleskopem eROSITA: červeně fotony s energií 0,3-0,6 keV, zeleně 0,6-1 keV, modře 1-2,3 keV. Červená difúzní záře směrem od roviny Galaxie je záření horkého plynu v okolí sluneční soustavy (místní bubliny). Celkově bylo na snímku celé oblohy eROSITA detekováno asi milion rentgenových zdrojů. Kredit: J. Sanders, H. Brunner a tým eSASS (MPE); Eugene Churazov, Marat Gilfanov (za IKI), Wikipedia, CC 4.0
První celooblohová (vyhlazená) mapa nasnímaná teleskopem eROSITA: červeně fotony s energií 0,3-0,6 keV, zeleně 0,6-1 keV, modře 1-2,3 keV. Červená difúzní záře směrem od roviny Galaxie je záření horkého plynu v okolí sluneční soustavy (místní bubliny). Celkově bylo na snímku celé oblohy eROSITA detekováno asi milion rentgenových zdrojů. Kredit: J. Sanders, H. Brunner a tým eSASS (MPE); Eugene Churazov, Marat Gilfanov (za IKI), Wikipedia, CC 4.0

 

Kamery eROSITY, které krátce před viditelnou explozí hleděly ve správný čas správným směrem, zasáhlo tolik rentgenových fotonů, až přeexponovaly centrální část detektoru. Proto vědci při analýzách využili simulátor SIXTE, určený speciálně ke studiu jasných objektů. Získaná spektrální křivka rentgenového zdroje odpovídá záření atmosféry bílého trpaslíka s fotosférou jen o málo větší, než je on sám, a který dosáhl takzvanou Eddingtonovu svítivost, což je maximální svítivost vesmírného tělesa při zachované rovnováze odstředivé síly záření a dostředivé síly gravitační. To charakterizuje i fázi „ohnivé koule“, která byla pro novu teoreticky předpovězena již v roce 1990, ale její rentgenový otisk se podařilo odhalit až nyní. Když se pak rovnováha naruší a dojde k explozi a expanzi materiálu do okolního prostoru, ochladí se. Tím se vyzařované světlo přesune z krátkých rentgenových vlnových délek do delších optických a nova se rozjasní ve viditelném světle.


"Rentgenové záření je emitováno jako důsledek překotných termonukleárních reakcí. Při procesu fúze vzniká velké množství energie, která se šíří obálkou tvořenou převážně vodíkem," vysvětluje první autor studie, Ole König z Observatoře dr. Karla Remeise, která přináleží Univerzitě Friedricha Alexandra v bavorském Erlangenu. "Když dosáhne vrcholu obálky, vznikne z novy velmi žhavé zářící černé těleso (v případě YZ Ret t = 327 000 K) neboli 'ohnivá koule'. Vrchol vyzařování tohoto černého tělesa je v měkkém rentgenovém záření. Výbuch (novy) je velmi, velmi dynamická událost. Obálka se rychle rozpíná a teplota klesá. Zdroj se tak stává viditelným v optickém světle až několik hodin po rentgenovém záblesku."


Výsledky umožnily týmu provést několik klíčových měření, jako načasování termonukleární reakce a vývoj teploty po celou dobu trvání novy. Teoretická práce rovněž naznačuje, že fáze ohnivé koule novy YZ Ret odpovídá zdrojovému bílému trpaslíku s hmotností 0,98násobku hmotnosti Slunce.


O novách odborněji: Hvězdy – Proměnné hvězdy – Novy


Video: eROSITA - celá obloha v rentgenovém světle Kredit: Max Planck Society

 

Video: Co je to nova? Porovnání se supernovou. Kredit Fraser Cain

 

Literatuta: Nature, Physicsworld

Datum: 09.06.2022
Tisk článku

Související články:

Supratekuté nitro mladé neutronové hvězdy     Autor: Dagmar Gregorová (01.03.2011)
99,97% koncentrát temné hmoty se jmenuje Segue 1     Autor: Dagmar Gregorová (09.08.2011)
O divokém pulsaru a prapodivné „démantové“ planetě     Autor: Dagmar Gregorová (29.08.2011)
Je „pátá síla“ skrytou vlastností temné hmoty?     Autor: Dagmar Gregorová (19.06.2018)



Diskuze:

upřesnění?

Pavel- Piskač,2022-06-10 14:08:06

>složené z uhlíku a kyslíku
nemělo by být jader uhlíku a kyslíku?

Odpovědět


Re: upřesnění?

Florian Stanislav,2022-06-10 16:32:53

Wikipedie o Slunci jádra neřeší, jen atomy prvků:
prvek vodík helium kyslík uhlík dusík
podíl v % 92,1 7,8 0,061 0,030 0,0084

Zdroj :
https://physicsworld.com/a/rare-x-rays-from-white-dwarf-explosion-spotted-by-chance/
nemluví o atmosféře.
Pojem atmosféra hvězdy (Slunce) a pojem koróna je chápán různě, což je asi jedno, stejně to má při rozpínání Slunce naši Zemi spálit.
https://www.aldebaran.cz/zvuky/blyskani/docs/18.html
" Sluneční atmosféra, které říkáme koróna, má teplotu až několik milionů stupňů Celsia"
http://www.wikina.cz/a/Slune%C4%8Dn%C3%AD_atmosf%C3%A9ra
"Nejnižší vrstva atmosféry je sluneční fotosféra, nad ní je řídká sluneční chromosféra. Přechodná oblast tvoří přechod k horké a velmi řídké koróně, která je nejvyšší vrstvou sluneční atmosféry."

https://www.astro.cz/clanky/slunecni-soustava/zanik-zeme-za-7-6-miliardy-roku.html
" Země by mohla opravdu uniknout konečné zkáze. Bohužel, řídké vrstvy vnější atmosféry Slunce budou sahat daleko za jeho viditelný povrch. Jejich působením se změní současná dráha Země, která se bude v budoucnu nacházet ve vnějších vrstvách této atmosféry Slunce o velmi nízké hustotě. Brždění způsobované řídkým plynem je dostatečné k tomu, že se Země bude posouvat směrem do středu Sluneční soustavy, až nakonec bude pohlcena Sluncem a vypaří se.“ Aby mohla Země uniknout před tímto osudem, musela by se v současné době nacházet ve vzdálenosti minimálně 1,15 AU (tj. asi 172 000 000 km) od Slunce."

Odpovědět


Re: upřesnění?

Dagmar Gregorová,2022-06-10 20:05:42

Určitě ne. Elektrony kompenzují kladný náboj jádra i v bílých trpaslicích, jen jsou natlačeny (ty elektrony) do energeticky nejnižších možných pozic v rámci elektronového obalu, samozřejmě s ohledem na Pauliho vylučovací princip (PVP - ten se zachovává!)
Dalším extrémním tlakem, který ale v bílém trpaslíku nemá jak vzniknout, jsou elektrony z obalu "vtlačeny" do jádra, kde s protony vytvoří neutrony, čímž vynikne degenerovaný (čistě) neutronový plyn - hmota neutronových hvězd. I v ní musí platit PVP.

Odpovědět


Re: Našiel so formuláciu

Vladimír Bzdušek,2022-06-10 22:41:51

"Bílý trpaslík se skládá z elektronově degenerované látky, siláže kladně nabitých atomových jader, mezi nimiž se volně prohánějí elektrony z elektronových obalů zborcených gravitací.", čo znie logickejšie.

Odpovědět


Re: Re: Našiel so formuláciu

D@1imi1 Hrušk@,2022-06-10 23:16:50

Siláž = zemědělské krmivo vyráběné fermentací pícnin a dalších zemědělských plodin.

Odpovědět


Re: Re: Re: Našiel so formuláciu

Vladimír Bzdušek,2022-06-12 18:43:48

Aby sme pokračovali v danej terminológii, dúfam, že Vy nemáte v hlave seno? (Sorry, nedalo mi, neberte to vážne!)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Našiel so formuláciu

D@1imi1 Hrušk@,2022-06-12 23:21:45

Jenže zemědělskou terminologii jste sem zavedl právě Vy. Nabyl jsem dojmu, že se zde soutěží v hnidopišství, tak jsem se jen připojil. Autorka článku popsala elektronově degenerovaný plyn přesně tak, jak jej popisuje anglická wikipedie, což je celkem důvěryhodný zdroj. Možná by to jaderný fyzik vysvětlil ještě přesněji, ale pak by to laikovi možná znělo ještě méně logicky. Ať se daří!

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Našiel so formuláciu

Vladimír Bzdušek,2022-06-13 06:52:38

Samozrejme, každý si zavedie svoju terminológiu:
https://www.stoplusjednicka.cz/jak-dlouho-muze-svitit-bily-trpaslik-jaka-je-jeho-teplota
Ale ja teda radšej ostanem pri svojej hustej horúcej polievočke, ktorú mám tak rád. Zdravím!

Odpovědět


Re: Re: Našiel so formuláciu

Dagmar Gregorová,2022-06-11 11:30:46

Našla som toto najjednoduchšie názorné vysvetlenie:
https://www.youtube.com/watch?v=2eTZOYkiFZk&ab_channel=AstroPictionary

Odpovědět


Re: Re: Re: Našiel so formuláciu

Vladimír Bzdušek,2022-06-11 22:21:02

Takto:
1. Nie som v tejto oblasti odborník, a nechcem im fušovať do remesla.
2. V konečnom dôsledku teda o nič nejde.
3. Pozrel som niečo na nete, polovica článkov tvrdí to, čo Vy, druhá polovica to čo ja.
4. Kde je teda pravda.
5. Skutočne môžu existovať kompletné atómy s el. obalom v takých podmienkach?
6. Čo na to plazmatický stav?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Našiel so formuláciu

Dagmar Gregorová,2022-06-12 08:52:41

Osobne to chápem takto: za vysokej teploty by hlavne valenčné elektróny v bežnom plyne zaujímali energetické hladiny vyššie, než najnižšie možné. Vysoký tlak v bielych trpaslíkoch ich ale prinúti zaujať navzdor obrovskej teplote najnižšie možné hladiny (za bežných podmienok stav odpovedajúci situácii pri absolútnej teplotnej nule).
Netvrdím, že nemáte pravdu s elektrónovou "polievkou", kde elektóny nie sú viazané ku konkrétným jadrám, ale sú tak nejak "spoločné". V mnohých zdrojoch (hlavne vo videách) sa to naznačuje, ale pre laika nedostatočne vysvetlí. Ale neviem si dobre predstaviť, ako by sa také elektróny mohli preháňať celým objemom bieleho trpaslíka a dodržiavať Pauliho vylučovací princíp. Keď si predstavíte len dve jadrá, ktoré by - čisto teoreticky - sdieľali spoločné elektróny, potom by každý z nich musel byť v inom kvantovom stave - teda tých stavov by bolo 2x viac, ako pri dvoch nezávislých atómoch (ak to dobre chápem). Ak by sa táto predstava interpolovala na celého bieleho trpaslíka, potom by každý elektrón v ňom musel byť v jedinečnom kvantovom stave, rozdielnom od stavu akéhokoľvek iného elektrónu v celej degenerovanej hmote. Asi by bolo rozumné osloviť astrofyzika/fyzika so schopnosťou vysvetliť to zrozumiteľne, čo nakoniec svečí o tom, že tomu sám dobre rozumie a neskýva sa za ustálený súbor rovníc.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Našiel so formuláciu

Dagmar Gregorová,2022-06-12 10:23:13

Položila som otázku na stránku: Ask an Astrophysicist" service. This service is run by volunteer scientists in the Astrophysics Science Division at NASA/Goddard Space Flight Center. (https://imagine.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/ask_astro.pl)
Ak zrozumiteľne odpovedia - čo nezaručujú - vložím to ako poznámku pod článok, tak sa asi za dva týždne, keď bude diskusia už uzavrená, pozrite. (Otázka znela: "Bieli trpaslíci sú zložení z elektrónovo degenerovanej hmoty. Podľa niektorých zdrojov elektróny v nej už nie sú viazané v elektrónových obaloch, ale sú istým spôsobom "zdieľané" a môžu sa pohybovať relativistickými rýchlosťami v celom objeme degenerovanej hmoty. Je to tak správne? Ak áno, je každý elektrón v jedinečnom kvantovom stave, odlišnom od všetkých ostatných elektrónov v tejto degenerovanej hmote?)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Našiel so formuláciu

Florian Stanislav,2022-06-12 13:05:24

Zdá se, že záleží na hustotě (bílého trpaslíka)


https://astronuklfyzika.cz/Gravitace4-2.htm
"Bílý trpaslík
Po spotřebování všeho jaderného paliva a vyhasnutí všech fúzních jaderných reakcí uvolňujících energii se hvězda dostává do svého nejnižšího energetického stavu (neuvažujeme-li energii gravitační). Vlivem gravitačních sil je hvězda stlačena z původních několika set tisíc kilometrů do průměru několika tisíc kilometrů a hustoty řádu tisíců kilogramů na cm3. Látka hvězdy je plně ionizována a gravitační síly jsou vyváženy především Fermiho tlakem degenerovaného elektronového plynu.
Fermiho tlak degenerovaného plynu ..
Základem je zde Pauliho vylučovací princip, podle něhož pouze jeden fermion může obsadit jednotlivý energetický stav (resp. nejvýše dvě částice s opačně orientovaným spinem). Při vysokých hustotách látky jsou všechny energetické hladiny elektronů obsazeny až do určité maximální energie, které odpovídá určitá maximální hybnost; tomuto stavu se říká degenerace *), jedná se o degenerovaný elektronový plyn. Každý další elektron v daném objemu musí zaujmou novou vyšší energetickou hladinu a mít tím i vyšší hybnost.."
Podrobně na
https://astronuklfyzika.cz/Gravitace4-2.htm#H-W-StavRovnice
Zjednodušeně: při nižší hustotě vzniká degenerovaný plyn, při vyšší hustotě má nastat neutronizace látky.
"Při hustotách blízkých k 1014g/cm3 již jednotlivá jádra mizí a látka je tvořena směsí neutronů (převážná část), protonů a elektronů. Říkáme, že dochází k neutronizaci látky"

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Našiel so formuláciu

Dagmar Gregorová,2022-06-12 14:31:05

Ano, ale o tom nie je spor. Neutronová degenerácia už sa netýka bielych trpaslíkov, ale neutronových hviezd. Otázkou je, ak to dobre chápem, ako si máme predstaviť v bielych trpaslíkoch "degenerovaný elektronový plyn". Ak je degenerovaná látka plne ionizovaná, ako uvádzate, a elektróny sa môžu voľne pohybovať, potom každý by mal byť v inom kvantovom stave... alebo tomu zle rozumiem. V atómoch je to inak: https://cs.wikipedia.org/wiki/Elektronov%C3%BD_obal#Hlavn%C3%AD_kvantov%C3%A9_%C4%8D%C3%ADslo_(n)
ale ako je to u elektrónov neviazaných na konkrétne atómové jadrá v prípade plne ionizovanej látky?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Našiel so formuláciu

Florian Stanislav,2022-06-12 17:54:04

Celkem je shoda pro bílé trpaslíky blízké hmotnosti Slunce.
http://www.wikina.cz/a/B%C3%ADl%C3%BD_trpasl%C3%ADk
"Bílý trpaslík je hvězda velmi malých rozměrů, zhruba velikosti Země. Její hmotnost je však srovnatelná s hmotností Slunce (0,1–1,4 Mʘ) a hustota je proto velmi vysoká: 10^4–10^8 g cm–3 (10^7–10^11 kg m–3)"
https://astronuklfyzika.cz/Gravitace4-2.htm#H-W-StavRovnice
"Oblast 2: ~10^4 g/cm3 < hustota < ~10^7g/cm3
Při hustotách nad ~10^4 g/cm3 již Fermiho energie elektronů převyšuje jejich vazbovou energii v atomu, tyto elektrony se uvolňují a látka nabývá
formy "plynové" směsi jader a elektronů.
Tlak je zde způsoben prakticky výhradně degenerovaným elektronovým plynem. Při vzrůstu hustoty na hodnotu kolem ~10^7g/cm3 se tyto elektrony stávají relativistickymi."

/Při vysokých hustotách látky jsou všechny energetické hladiny elektronů obsazeny až do určité maximální energie, které odpovídá určitá maximální hybnost; tomuto stavu se říká degenerace, jedná se o degenerovaný elektronový plyn/
Pokud tomu tedy rozumím, tak při hustotách bílého trpaslíka ~10^4 g/cm3 < hustota < ~10^7g/cm3 je bílý trpaslík směs jader a elektronů, elektrony jsou degenerovaný plyn ( všechny energetické hladiny obsazeny až do určité maximální energie).
Ještě jednodušeji -jde o směs jader a elektronů.
Což se celkem blíží prvotnímu názoru:
Vladimír Bzdušek,2022-06-10 22:41:51
"Bílý trpaslík se skládá z elektronově degenerované látky, siláže kladně nabitých atomových jader, mezi nimiž se volně prohánějí elektrony z elektronových obalů zborcených gravitací."

Elektronový obal (Bohrův model atomu) běžných teplot a tlaků má elektrony uspořádané v orbitalech - vrstvách (o nejvýše 2,8,8....elektronech), přeskok na nižší stabilní hladinu odpovídá vyzáření světla.
Bílý trpaslík vyzařuje jen tepelné záření, takže s elektrony vše jinak.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Našiel so formuláciu

Vladimír Bzdušek,2022-06-12 18:40:34

Vďaka za ochotu, je to celkom zaujímavé. Ja som doteraz vždy predpokladal, že so zvyšovaním teploty a postupným vznikom plazmy dochádza k totálnej deštrukcii systému elektrónového obalu a vzniku tej polievky. Tobôž pri teplotách bielych trpaslíkov.

Odpovědět


Napadla ma ešte jedna vec

Vladimír Bzdušek,2022-06-12 20:37:50

Kovy, ich elektrické vodivosť a pohyb voľných elektrónov medzi atómovou mriežkou ich (kryštalickej) štruktúry. Presnejšie: O Pauliho vylučovacom princípe sa dá nájsť hafo článkov, ale ako aplikačný príklad je uvedený vždy len princíp výstavby el. obalu prvkov, ale nič viac, kde inde a ako.
(Keby som dnes chodil na prednášky z teoretickej chémie ako voľakedy strašne dávno, prednášajúci by z mojich otázok asi zošalel ...)

Odpovědět


Re: Napadla ma ešte jedna vec

Dagmar Gregorová,2022-06-13 07:55:05

Áno, asi je teda degenerovaný plyn alespoň čiastočne zmesou jadier a elektrónov (podľa miery degenerácie)- aby som teda zjednodušila to, čo je zaujímavé objasniť je, že ak majú voľnosť pohybu a celý objem bieleho trpaslíka berieme ako jeden fyzikány systém, je potom každý elektrón v ňom v inom kvantovom stave? Miera degenerácie nemusí byť všade rovnaká a pravdepodobne vo vonkajších vrstvách sa vplyvom akreovavanej hmoty môžu meniť teplotné a tlakové pomery a bude sa (možno) stupeň degenerácie meniť. Ako ďalšie uvoľnené elektróny „vedia“, aký kvantový stav majú nadobudnúť, aby sa v systéme (v BT) neocitli s elektrónmi s rovnakými hodnotami? To predsa nie je prípad kvantovej previazanosti. Určite si to predstavujem príliš laicko – mechanisticky, ale len ten, kto to vie laicky niečo vysvetliť, tomu naozaj fyzikálne rozumie. (Problém Kodaňskej školy - nefilozofuj a počítaj). Je jednoduchšie si fyzikálne "predstaviť", ako prebieha opačný proces, keď biely trpaslík chladne a atomárne "kryštalizuje", ale ako z atómov uvoľnené elektróny nadobúdajú pri degenerácii svoje kvantové stavy vzhľadom na elektróny už v systéme uvoľnené, to by ma v súvislosti s touto diskusiou zaujímalo.

Odpovědět


Re: Re: Napadla ma ešte jedna vec

Pavel- Piskač,2022-06-13 09:45:59

Netušil jsem co svým dotazem rozpoutám.
Vycházel jsem z toho při teplotě "20 milionů kelvinů" atom už přišel o všechny elektrony.
Ale ve škole se probírala jen ionizace valenčních elektronů. Tak jestli by někdo nevěděl, jak je to s pokračující ionizací těch nevalenčních (stačí C a O tedy 1s2).
Nejde tedy až tak o ty trpaslíky, ale tu fúzní reakci, kde si stále myslím, že se netýká atomů, ale jader.

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace