백색왜성과 중성자별이란 무엇인가요?

백색왜성과 중성자별은 모두 항성 진화의 궁극적인 산물입니다.

백색왜성은 저질량 별의 진화 산물이며 주로 탄소로 구성되어 있다. 질량이 작은 별(태양 질량의 7배 미만)이 노년기로 진화하면 외부 가스는 바깥쪽으로 팽창하여 적색 거성이 되지만, 중심핵은 중력으로 인해 안쪽으로 수축됩니다. 고온 가스의 외부층이 우주로 소멸되면 고온 코어가 노출됩니다. 이것은 백색 왜성입니다. 백색 왜성의 질량 상한은 태양 질량의 약 1.44배이다. 이 질량 한계를 "찬드라세카르 한계"라고 합니다.

백색왜성은 작은 크기, 높은 온도, 낮은 밝기, 높은 밀도, 큰 질량이 특징입니다. 전형적인 백색 왜성은 지구와 거의 같은 크기이지만 그 물질은 밀도가 최대 1톤/세제곱센티미터인 전자 축퇴 상태로 존재합니다. 온도가 10,000도를 초과할 수 있으므로 흰색입니다. 작고 매우 밝아서 망원경 없이는 볼 수 없습니다. 밀도가 극도로 높기 때문에 지구 크기의 백색 왜성은 태양과 질량이 비슷합니다.

백색왜성에서는 핵융합 반응이 일어나지 않습니다. 백색왜성의 복사에너지는 그것이 갖고 있는 원래 별의 에너지에서 비롯됩니다. 백색왜성은 빛과 열을 우주로 방출하기 때문에 백색왜성의 온도는 더욱 높아질 것입니다. 빛이나 열을 방출할 수 없는 결정질 흑색왜성이 될 때까지 그 색은 점점 더 어두워질 것입니다. 백색 왜성의 작은 발광 면적으로 인해 열은 매우 천천히 소멸됩니다. 과학자들은 빅뱅 이후 우주의 어떤 백색왜성도 완전히 냉각되어 흑색왜성으로 변한 적이 없다고 믿습니다.

태양 진화의 최종 결과물은 백색왜성이다.

다른 질량의 별의 진화

중성자별은 별의 궁극적인 진화의 산물이기도 합니다. 그러나 중성자별은 중질량 별의 최종 목표입니다. 그것은 또한 오래된 별들의 중심에서도 형성됩니다. 단지 중성자별을 형성할 수 있는 별의 질량이 더 크다는 것입니다. 과학자들의 계산에 따르면, 오래된 별의 질량이 태양 질량의 약 8~30배가 되면 결국 중성자별이 될 수 있는 반면, 태양 질량의 8배 미만인 별은 종종 중성자별이 될 수 있습니다. 백색왜성으로 변신합니다. 거대한 별이 진화의 마지막 단계에 도달하고 중력 붕괴로 인해 초신성 폭발을 겪을 때, 항성핵은 내파로 인해 계속 압축되어 전자를 핵으로 압축하고 양성자와 결합하여 중성자로 변환됩니다. 초신성 폭발로 인해 외층이 완전히 버려진 중성자별이 됩니다.

중성자별의 밀도는 블랙홀을 제외하면 가장 밀도가 높은 별이다. 밀도는 입방센티미터당 8^14~10^15그램으로 무게가 1억 톤 이상에 해당한다. 세제곱센티미터당 최대 10억 톤/세제곱센티미터. 이 밀도는 원자핵의 밀도이기도 하다. 따라서 중성자별도 거대한 원자핵으로 간주될 수 있다.

중성자별의 온도는 백색 왜성보다 높다. 표면 온도는 섭씨 1천만도를 넘고, 내부 온도는 섭씨 60억도에 이를 수도 있다. 그러나 중성자별은 더 작습니다. 계산에 따르면 일반적인 중성자별의 직경은 20km이고 직경은 30km를 초과할 수 없습니다. 일반적인 중성자별의 질량은 태양 질량의 1.35~2.1배이며, 태양 질량의 3.2배를 초과할 수 없습니다. 중성자별 질량의 상한선을 "오펜하이머 한계"라고 합니다.

별이 중성자별로 수축하면 각운동량 보존으로 인해 회전이 가속되며, 이는 초당 수십에서 수십 회전에 달할 수 있습니다. 동시에, 수축은 중성자별의 자기장을 강화시켜 매우 강력한 "자석"이 됩니다. 이 "자석"은 특정 부분에서 외부로 전파를 방출합니다. 등대의 탐조등처럼 빠르게 회전하면 지구를 향해 지속적으로 규칙적으로 전파를 휩쓸게 됩니다. 이때 중성자별은 '펄서'라고도 불린다.

전파를 방출하는 부분이 지구를 향하면 전파가 수신되고, 이 부분이 별의 회전에 따라 방향이 바뀌면 전파가 수신되지 않습니다. 따라서 우리가 수신하는 전파는 간헐적입니다. 이 현상은 "등대 효과"라고도 알려져 있습니다.

중성자별의 '등대 효과'

중성자별의 구조는 아직 명확하지 않습니다. 가능한 구조는 일반적인 중성자별의 반경이 약 10km에 불과하다는 것입니다.

중성자별의 외부는 약 1km 두께의 단단한 철 껍질로 밀도는 10^11~10^14g/cm입니다. 내부는 거의 전적으로 중성자로 구성된 유체로 밀도는 10^입니다. 14~10^ 15그램/세제곱센티미터

중성자별의 가능한 구조

백색 왜성과 마찬가지로 중성자별은 별의 최종 상태가 아니며 더 진화해야 합니다. . 매우 뜨겁고 에너지를 매우 빨리 소비하기 때문에 회전 속도를 늦추어 각운동량을 소비하여 광도를 유지합니다. 각운동량이 소진되면 중성자별은 빛을 내지 않는 흑색왜성이 됩니다.