Принцип исключения Паули гласит, что никакие два электрона в одном и том же атоме не могут одновременно находиться в одном и том же квантовом состоянии. По этой причине электроны распределены по разным орбитам в больших атомах, и все они не могут быть собраны вместе на первой орбите. Если вы попытаетесь собрать электроны вместе, это вызовет сильное встречное давление со стороны электронов, известное как «Давление вырождения электронов».
Когда ядро звезды коллапсирует в конце своей жизни, гравитационная сила пытается столкнуть электроны в атомах, однако давление вырождения электронов противодействует гравитационному коллапсу и уравновешивает его. Это приводит к образованию белого карлика.
Однако, если звезда достаточно велика, то гравитация преодолеет давление вырождения электронов и заставит электроны коллапсировать в ядра атомов. Электроны соединяются с протонами и образуют нейтроны. Таким образом, образуется нейтронная звезда.
Принцип исключения Паули применим не только к электронам, но и к протонам и нейтронам (фактически он применим ко всем частицам, известным как фермионы). Таким образом, дальнейшему коллапсу ядра звезды препятствует то, что известно как «Давление вырождения нейтронов» или «Давление вырождения барионов». Однако при наличии достаточно массивной звезды гравитационная сила преодолеет даже давление вырождения нейтронов, и ядро звезды схлопнется в черную дыру.
Это предел наших знаний. Никто на самом деле не знает, в какой форме материя существует в черной дыре, из-за того, что из черной дыры не может исходить никакая информация (даже свет), и, следовательно, мы не можем наблюдать что-либо за пределами определенного расстояния от черной дыры, известной как радиус Шварцшильда.
Пределы масс звезд (в пересчете на массу нашего Солнца), которые вызывают последовательный коллапс ядра звезды путем преодоления давления вырождения электронов, а затем нейтронов, были оценены следующим образом:
- Ядро звезды с массой менее 1,4 массы Солнца – белый карлик (электронно-вырожденная материя).
- Ядро звезды с массой от 1,4 до 3 солнечных – нейтронная звезда (нейтронно-барионная вырожденная материя).
- Ядро звезды с массой более 3 солнечных – черная дыра (неизвестная форма материи).
- Чтобы не пропустить новые публикации канала, подписывайтесь на нашу страницу в Телеграм. Там мы публикуем всё самое необычное, таинственное и загадочное.