これらの奇妙な恒星の死体は、エキゾチックな量子液体で満たされたクリーミーな中心を持っています

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今から何十億年もの間、太陽が最終的な死の危機に瀕しているとき（つまり、太陽がすでに地球を蒸発させた後）、そのヘリウムコアはそれ自体で崩壊し、白い矮星と呼ばれる光るガスのしっかりと圧縮された球に変わります。

しかし、これらの恒星の墓石はすでに私たちの銀河の風景に点在していますが、それらの内部は物理学のパズルのままです。

最近、一対の研究者が白い小人の内部を「見る」ための洗練されたモデルを作成しました。そして、何を推測しますか？エキゾチックな量子液体でいっぱいのクリーミーなセンターを持っているように見えるので、これらの宇宙の奇妙なボールは、地球のトリュフを恥にさらすかもしれません。

誇り高きスター

私たちの太陽のような星は、コアの奥深くにあるヘリウムに水素を融合させることでエネルギーを得ます。このエネルギー生産は永遠に続くことはできません-最終的に、利用可能な水素がなくなり、パーティーが停止します。しかし、寿命が近づくと、星はヘリウムを燃焼させて一時的にライトをオンに戻すことができ、炭素と酸素の不活性で死んだコアが残ります。

しかし、私たちの太陽のような小さめの星は、炭素や酸素をマグネシウムや鉄などのより重い元素に融合させるのに十分な重力がありません。視点）惑星状星雲。

炭素と酸素のコアは背後に残り、星の質量のかなりの部分が地球と同じ大きさのコアの中に閉じ込められています。天文学者が最初にこれらの奇妙な天体を発見したとき-現在は白色矮星として知られています-彼らは計算された密度が私たちが呼吸する空気の10億倍以上飛躍することで不可能だと考えました何かがそのような極端な密度を持ち、それ自体のひどい重さで単に崩壊するのではないのでしょうか？

しかし、白色矮星は不可能ではなく、20世紀初頭の理論的洞察は、白色矮星がどのように存在する可能性があるかという謎を解決しました。答えは量子力学の形であり、高密度では自然は簡単に言えば非常に奇妙であるという認識でした。白色矮星の場合、一定数の電子のみを内部に詰め込むことができます。これらの回転する電子は互いに反発し合うので、それらは一緒になって、ほとんど圧倒的な重力の力にさえ耐え、死んだ星を膨らませるのに十分な圧力を作り出します。

星の死体は何兆年も生き続けることができます。

クリーム入りセンター

これらの初期の計算は、白色矮星が私たちの宇宙にどのように存在することができるかを示しましたが、天体物理学者は、単純な説明ではそのようなエキゾチックなコアで起こっていることを完全にキャプチャできないことを知っていました。結局のところ、これは、地球上の実験室や実験に完全にアクセスできない問題の状態です。これらの死んだ心の奥深くで、奇妙なゲームの性質がどのようなものになるのか誰が知っているのでしょうか。

物理学者も天文学者も、何十年もの間、白色矮星の内部について疑問に思ってきました。プレプリントジャーナルarXivに掲載された最近の論文では、ロシアの理論物理学者のペアが、白色矮星の深いコアの新しいモデルを提案しました。彼らのモデルは以前の研究に基づいて構築され、それから逸脱しています。また、オブザーバーが新しいモデルが正確であるかどうかをどのようにして知ることができるのか。

この新しいモデルでは、科学者は白色矮星のコアを1種類の重い荷電核のみで構成されているものとしてシミュレートしました（これは完全に正確ではありません。白色矮星は炭素や酸素などのいくつかの元素の混合物であるためですが、十分な出発点）、これらの粒子は電子の厚いスープに浸されています。

このセットアップは、白い小人が液体の内部を持つのに十分暖かいことを前提としています。これは、生まれたとき（または、ホスト星の死後に最終的に露出したとき）、温度が十分であることを考えると、合理的な仮定です100万度を超えるケルビン。

白い矮星の最外層は、純粋な真空の極寒の環境にさらされ、水素が表面に定着することを可能にし、軽く薄い雰囲気を与えます。そして、極端な時間をかけて、白色矮星は冷えて最終的に巨大な結晶を形成しますが、ほとんどの場合、白色矮星は炭素と酸素のエキゾチックな量子液体で満たされるので、この研究で使用されるモデルは白色矮星の寿命の大部分で比較的正確です。

署名面

白色矮星の内臓は宇宙で最も珍しい環境の1つを表すため、それらを研究することで、極限状態での量子力学のいくつかの深い特性を明らかにすることができます。しかし、科学者が近くの白い小人に縄跳びをして生体解剖のためにそれを持ち込むことは決して望めないので、どうすればフードの下を見ることができるでしょうか？

新しいモデルの研究者たちは、白い小人が発する光がどのように異なる熱になるかを示しました。白い小人は自分で熱を発生させません。それらの激しい温度は、彼らが星の中にいたときに彼らが直面した極端な重力圧力の結果です。しかし、ホストスターが吹き飛んで宇宙にさらされると、彼らは激しく輝きます。大きな光景が現れてから最初の数千年の間に、彼らは非常に熱く、X線を放出します。

しかし、彼らはゆっくりと冷やし、熱を放射として宇宙に漏らします。そして、私たちは何年も何十年もかけてそれらが冷えるのを見ることができるのに十分長い間、白色矮星を見てきました。彼らがどれだけ早く冷めるかは、彼らの閉じ込められた熱がどれだけ効率的に表面に逃げることができるかに依存します-それは次に彼らの腸の正確な性質に依存します。

研究者らが白色矮星の内部を探査するために使用できることを示したもう1つの特徴は、そのわずかな揺れです。地震計が地球の中心部を研究するために使用される方法と同様に、白い矮星の構成と特性は、振動が表面にどのように表示されるかを変更します。

最後に、質量とサイズの関係は内部を支配する正確な量子力学的関係に依存するため、白色矮星の集団を使用して内部についてのヒントを得ることができます。

特に、新しい研究では、ほとんどの白い小人は、私たちが以前考えていたよりも早く冷却し、古いモデルが示唆するよりも少し振動が少なく、このより現実的なモデルを考慮しなかった場合よりも予想よりも少し大きくなるはずであることを示唆しています。現在、これらのエキゾチックな環境を本当に理解しているのか、それとももう一度クラックする必要があるのかを確認するのに十分な正確な測定を行うのは、天文学者次第です。