Stellare Überreste
Jeder Stern endet als einer von drei kompakten Überresten: ein Weißer Zwerg, ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch, wobei das Ergebnis hauptsächlich durch die Masse und die Form des Drucks, falls vorhanden, bestimmt wird, der der Schwerkraft noch widerstehen kann.
Definition
Stellare Überreste sind die kompakten Objekte, Weiße Zwerge, Neutronensterne und Schwarze Löcher, die verbleiben, nachdem ein Stern die Kernfusion eingestellt und seine äußeren Schichten abgestoßen oder kollabiert hat.
Scope
Der Bereich umfasst die dichten Endzustände, die verbleiben, wenn Sterne ihren nuklearen Brennstoff erschöpft haben: Weiße Zwerge, die durch den Elektronendegenerationsdruck gestützt werden, Neutronensterne, die durch den Neutronendegenerationsdruck und die starke Kraft gestützt werden, und Schwarze Löcher, bei denen kein Druck den Kollaps aufhält, zusammen mit den Kernkollaps- und thermonuklearen Supernovae, die sie erzeugen oder begleiten.
Sub-topics
Core questions
- Was bestimmt, welchen Überrest ein Stern hinterlässt?
- Wie kann entartete Materie einen Stern gegen die Schwerkraft stützen?
- Warum haben Überreste maximale Massen?
- Wie entstehen Überreste und werden durch Supernovae sichtbar?
Key concepts
- Weißer Zwerg
- Neutronenstern
- Schwarzes Loch
- Entartungsdruck
- Chandrasekhar-Grenze
- kompaktes Objekt
- Supernova
Key theories
- Entartungsdruck und Grenzmasse
- Der Quantendegenerationsdruck von Elektronen stützt Weiße Zwerge bis zur Chandrasekhar-Grenze, und die Neutronenentartung mit der starken Kraft stützt Neutronensterne bis zu einer ähnlichen Größenordnungsgrenze; jenseits dieser Massen kann kein bekannter Druck den Kollaps zu einem Schwarzen Loch verhindern.
- Masseabhängige Endzustände
- Sterne geringer und mittlerer Masse enden nach dem Ausstoß eines planetarischen Nebels als Weiße Zwerge, massereichere Sterne kollabieren in Supernovae zu Neutronensternen, und die massereichsten kollabieren zu Schwarzen Löchern, sodass die anfängliche Masse eines Sterns seinen Überrest weitgehend bestimmt.
Mechanisms
Wenn die Kernfusion endet, kontrahiert ein Sternkern, bis entweder der Quantendegenerationsdruck ihn aufhält und einen Weißen Zwerg oder Neutronenstern hinterlässt, oder, wenn der Kern zu massereich ist, um von irgendeinem Druck gestützt zu werden, die Schwerkraft gewinnt und der Kern zu einem Schwarzen Loch kollabiert. Die umgebenden Schichten werden in einem planetarischen Nebel oder einer Supernova ausgestoßen, die verarbeitetes Material verteilt und einen sichtbaren Überrest hinterlassen kann.
Clinical relevance
Stellare Überreste sind Laboratorien für die Physik bei extremen Dichten, Gravitations- und Magnetfeldern; Explosionen Weißer Zwerge dienen als kosmologische Standardkerzen, Neutronensterne und Schwarze Löcher treiben einige der energiereichsten bekannten Phänomene an, und ihre Verschmelzungen sind die Hauptquellen der detektierten Gravitationswellen.
History
Chandrasekhar leitete 1931 die maximale Masse Weißer Zwerge ab, Baade und Zwicky schlugen 1934 vor, dass Neutronensterne in Supernovae entstehen, Oppenheimer und Volkoff berechneten 1939 die Grenzen von Neutronensternen, und die Entdeckung von Pulsaren 1967 sowie von Gravitationswellen von verschmelzenden Schwarzen Löchern 2015 bestätigten die Realität dieser Überreste.
Key figures
- Subrahmanyan Chandrasekhar
- J. Robert Oppenheimer
- Fritz Zwicky
- Jocelyn Bell Burnell
Related topics
Seminal works
- shapiro1983
- chandrasekhar1931
Frequently asked questions
- Was entscheidet, ob ein Stern zu einem Weißen Zwerg, Neutronenstern oder Schwarzen Loch wird?
- Es ist hauptsächlich die Masse des Sterns und insbesondere seines Endkerns: Sterne geringer Masse hinterlassen Weiße Zwerge, massereichere hinterlassen Neutronensterne und die massereichsten hinterlassen Schwarze Löcher, da schwerere Kerne nacheinander stärkere Formen der Druckstützung überwinden.
- Was ist Entartungsdruck?
- Es ist ein quantenmechanischer Druck, der entsteht, weil identische Teilchen wie Elektronen oder Neutronen nicht denselben Zustand einnehmen können; er hängt nicht von der Temperatur ab und kann einen Überrest auch nach seiner Abkühlung gegen die Schwerkraft stützen.