Ученые воспроизвели давление, обнаруженное на белых карликах

Ученые воспроизвели давление, обнаруженное на белых карликах

Ученым в земных условиях удалось воссоздать процесс, происходящий в космическом пространстве. Впервые инженеры воспроизвели давление, которое обнаружено на белых карликах. По своим мощностям оно в сто раз больше, чем давление в ядре Земли. Физики использовали для этого самую высокоэнергетическую лазерную систему в мире. Они поместили образцы твердых углеродов под давление в 450 мегабар.

Это в 450 миллионов раз больше, чем атмосферное давление нашей планеты на уровне моря. Оказалось, что оно эквивалентно давлению в самых плотных объектах во Вселенной – давлению в углеродных оболочках редкого типа белых карликов. Белый карлик – это окончательный этап существования любой звезды.


Когда-нибудь белым карликом станет и наше Солнце. По мере того, как звезды достигают такого состояния, они превращаются в красных гигантов путем термоядерного синтеза водорода. В конечном итоге огромное количество своего материала такая звезда выбрасывает в космос. Белые карлики – это очень плотные космические объекты. Они могут не превышать размеров Земли, но при этом их масса может превышать массу двух Солнц.

Особые процессы удерживают звезду от коллапса под воздействием собственной гравитации. При давлении, которое составляет около 100 мегабар, электроны отделяют от своих атомных ядер. Идентичные электроны не могут занимать одно и то же пространство, они начинают создавать внешнее давление, которое не позволяет звезде коллапсировать.

Под таким давлением звезда не только не сжимает свой материал, но и может снижать степень непрозрачности плазмы, которая ионизируется за счет потери электронов. Ученые уделили внимание этому процессу в лабораторных условиях не просто из любопытства. В космосе они совершенно непредсказуемы. Любые знания о них дают возможность понять фундаментальные свойства Вселенной.


Свет белых карликов и скорость их охлаждения взаимосвязаны и они могут быть использованы как часы для подтверждения возраста Вселенной и разных звезд в них. В лаборатории давление внутри белого карлика воспроизвели с использованием углеводородной бусины внутри полого золотого цилиндра размером с ластик для карандашей, называемого хольраумом.

Его облучили ультрафиолетом лазеров, нагрев пластиковую сферу почти до 3,5 миллионов Кельвинов. Абляция разрушила внешний слой шарика, образовав сферическую ударную волну. Она распространялась всего 9 наносекунд, и давление на внешней стороне шарика в этот момент составило 450 мегабар.