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钱德拉塞卡极限 编辑
钱德拉塞卡极限(Chandrasekhar limit )指白矮星的最高质量,约为3×1030公斤,是太阳质量的1.44倍。这个极限是由钱德拉塞卡计算出的。计算的结果会依据原子核的结构和温度而有些差异。
定义
钱德拉塞卡极限(Chandrasekhar limit),以印度裔美籍天文物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡命名,是无自转恒星以电子简并压力阻挡重力坍缩所能承受的最大质量,这个值大约是1.4倍太阳质量 ,计算的结果会依据原子核的结构和温度而有些差异。它是天体物理学中的一个重要极限。
钱德拉塞卡给出
此处,%20μe是电子的平均分子量,mH是氢原子的质量,而
简要应用
星体产生的热会令其大气层向外移。当星体的能量用尽,其大气层便会受星体的引力影响而塌回星体表面。如果星体的质量少于钱德拉塞卡极限,这个塌回便受电子简并压力限制,因而得出一个稳定的白矮星。若它的质量高于钱德拉塞卡极限,它就会收缩,而变成中子星、黑洞或理论上的夸克星。
一个稳定的冷星的最大的可能的质量的临界值,若比这质量更大的恒星,则会坍缩成一个黑洞。
发现过程
苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡
然而,钱德拉塞卡意识到,不相容原理所能提供的排斥力有一个极限。恒星中的粒子的最大速度差被相对论限制为光速。这意味着恒星变得足够紧致之时,由不相容原理引起的排斥力就会比引力的作用小。钱德拉塞卡计算出:一个大约为太阳质量一倍半的冷的恒星不能支持自身以抵抗自己的引力,这质量称为钱德拉塞卡极限。苏联科学家列夫·达维多维奇·兰道几乎在同时也得到了类似的发现。
重大意义
这对大质量恒星的最终归宿具有重大的意义。如果一颗恒星的质量比钱德拉塞卡极限小,它最后会停止收缩并终于变成一颗半径为几千英里和密度为每立方英寸几百吨的“白矮星”。白矮星是它物质中电子之间的不相容原理排斥力所支持的。我们观察到大量这样的白矮星。第一颗被观察到的是绕着夜空中最亮的恒星——天狼星转动的那一颗。
恒星形态
朗道指出,对于恒星还存在另一可能的终态。其极限质量大约也为太阳质量的一倍或二倍,但是其体积甚至比白矮星还小得多。这些恒星是由中子和质子之间,而不是电子之间的不相容原理排斥力所支持。所以它们被叫做中子星。它们的半径只有10英里左右,密度为每立方英寸几亿吨。在中子星被第一次预言时,并没有任何方法去观察它。实际上,很久以后的1967年它们才被观察到。
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