Почему нагрев белого карлика сжимает его вырожденное ядро?

Я склонялся к мысли, что при вырождении электронов электроны распределяются по большему количеству энергетических состояний, а не по такому большому пространству, поэтому принцип исключения позволяет эффективно размещать больше электронов. Таким образом, увеличение температуры белого карлика, возможно, приведет к тому, что белый карлик (с неизменной массой) сожмется за счет того, что электроны перейдут в еще большее количество различных энергетических состояний, большинство из которых полностью упакованы.

Теперь я столкнулся с совсем другим объяснением: холодные электроны большие из-за принципа неопределенности.

(Ответ Андерса Сандберга показал, что белые карлики на самом деле не сжимаются! В то время как плотность вырожденного ядра или, по крайней мере, его центральной части увеличивается, внешние невырожденные области расширяются, и звезда расширяется в целом, что можно непосредственно наблюдать. .Однако вопрос о том, что происходит в середине звезды, остается.)

Если перевести на реальную физику, являются ли два объяснения/механизма одним и тем же? А если нет, то какой из них количественно больше способствует тому эффекту, что более горячий белый карлик той же массы плотнее в середине, в равновесном состоянии?

(Моя собственная предыстория: я не физик. Я понимаю, что заставляет атомы занимать объем, но я не понимаю, как вообще определяется «размер» простого электрона при попытке «полностью упаковать» энергетический уровень или отдельный квантовое состояние электронов в некотором пространстве. Я также хорошо знаю, что белые карлики состоят далеко не только из электронов, но я не уверен, играет ли вся эта адронная материя какую-либо роль в том, насколько плотно я могу упаковать сами электроны.)

Ответы (2)

Но белые карлики, как ожидается, не уменьшатся! Вот первый график, который я смог найти из ( Soares 2017 ), показывающий, что для данной массы радиус увеличивается по мере нагревания:

введите описание изображения здесь

В статье получена полуэмпирическая формула Шапиро и Теукольского, связывающая массу, радиус и температуру. Это в основном формула гидростатического равновесия, на которую лишь слабо влияет уравнение состояния. См. ( Keester & Chanmugam 1990 , раздел 3.6) для более подробной информации об EoS.

Я думаю, что здесь происходит просто то, что электронный газ, окружающий решетку, расширяется, поскольку у большинства белых карликов он далеко не полностью вырожден.

Что за большой разрыв между .475M и .45M?

Если вы подаете тепло белому карлику с фиксированной массой, то меньшее его количество вырождается.

Внутренняя часть белого карлика примерно изотермическая из-за очень высокой теплопроводности электронно-вырожденного газа и примерно в 100 раз превышает температуру его фотосферы. По мере продвижения наружу плотность и, следовательно, энергия Ферми электронов уменьшаются. В какой-то момент вы больше не можете сказать, что Е Ф ≫ к Б Т и газ становится частично вырожденным, а затем невырожденным вблизи фотосферы.

Если вы повысите температуру внутри белого карлика, это окажет небольшое структурное влияние вблизи ядра, где Е Ф ∼ 1000 к Б Т , глубокая внутренняя часть остается очень «холодной», а электронный газ очень, очень вырожденным. Тем не менее, он перемещает радиус, где вырождение теряется, внутрь . Таким образом, я полагаю, вы могли бы сказать, что вырожденное «ядро» (хотя оно составляет большую часть звезды) сжимается.

Белый карлик в целом расширяется, потому что во внешних слоях очень сильно повышено давление.

Почему нагрев белого карлика сжимает его вырожденное ядро?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v