Межа Чандрасекара
Білий
карлик не може бути масивніший Сонця більш ніж у 1,4 рази.
Як
і все у Всесвіті, зірки народжуються, живуть і помирають у свій термін (див. Еволюція
зірок). В залежності від маси зірки, вона закінчує свій життєвий шлях або
вогненної спалахом наднової або тихим згасанням у вигляді білого карлика.
Вся
життя зірки - суть безперервна боротьба проти доцентрових
гравітаційних сил. Прямо зараз, наприклад, в ядрі нашого Сонця відбуваються термоядерні
реакції, в ході яких вивільняється енергія, що піднімає температуру
речовини, з якої складається Сонце, до такого високого рівня, що воно
починає вести себе як ідеальний газ. Відповідно до закону стану ідеального
газу, зростання температури в незмінному обсязі призводить до пропорційного зростання
тиску, внаслідок чого в ядрі Сонця постійно нагнітається тиск,
протидіє силі тяжіння і утримує зовнішні шари Сонця від
гравітаційного колапсу - стрімкого падіння до центру зірки.
Настане
час (орієнтовно через 6,5 мільярдів років), коли в надрах Сонця вичерпаються
запаси пального для його термоядерної топки, і сили гравітаційного тяжіння
після 11 мільярдів років боротьби переможуть. Сонце почне стрімко скорочуватися, поки
сили гравітації не натрапити на наступний (після переможеного термоядерного)
рубіж оборони, що знову дасть силам стиснення гідну відсіч тиском. Для
зірок категорії Сонця таким бар'єром стають вільні електрони усередині
зірки. Електрони підкоряються принципу заборони Паулі, згідно з яким ні на
одній орбіті не можуть перебувати два електрони в однаковому стані. Це
становище на увазі, що будь-якому електрону необхідно «життєве
простір », і зближуватися вони можуть лише до певної межі.
При
гравітаційному колапсі зірки з масою, близькою до сонячної, вона стискається до
розмірів порядку розмірів Землі, після чого колапс припиняється в силу
протидії електронів, яким «нікуди» зближуватися далі. Генерувати
енергію зірка на цій стадії вже не може (немає палива), однак світитися,
остигаючи, вона продовжує ще досить довго. Такі зірки і отримали назву
білих карликів, і серед видимих зірок у нічному небі їх чимало. По суті, білий
карлик утримується від повного колапсу рівновагою двох сил - гравітаційного
тяжіння і свого роду тиску електронів зсередини. У астрофізиці останнє
прийнято називати тиском виродженого електронного газу. (Більш масивні
зірки продовжують стискатися, поки не вибухають спалахом наднової - див Еволюція
зірок.)
В
початку 1930-х років молодий індійський фізик-теоретик Субрахманьян Чандрасекар
(Subrahmanyan Chandrasekhar), працюючи над теорією білих карликів, сформулював
важливе наслідок з заборони Паулі, а саме: при перевищенні масою зірки
певної межі, що дорівнює приблизно 1,4 маси Сонця, гравітаційні
сили виявляються сильніше сил тиску виродженого газу, і колапс
триває. Саме ця маса M = 1,4 MС і отримала назву «межа
Чандрасекара ».
***
Субрахманьян
Чандрасекара
Subrahmanyan
Chandrasekhar, 1910-95
Американський
астрофізик індійського походження. Народився в Лахоре (тоді Індія, тепер
Пакистан) в сім'ї великого чиновника британської колоніальної адміністрації.
Навчався в університеті м. Мадрас (Індія), потім у Кембриджському університеті
(Великобританія). У 1937 році увійшов до викладацького складу Чиказького
університету (США), де і працював до кінця життя. Вніс значний вклад у
теоретичну фізику і астрофізику, за відкриття межі, названого його ім'ям,
в 1983 році був удостоєний Нобелівської премії з фізики. Чандрасекар відрізнявся
проводив в колі молодих фізиків-теоретиків, щедро ділячись з ними своїми ідеями.
Його ім'я носить тепер нова орбітальна обсерваторія NASA.
Список літератури
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://elementy.ru/
