Chandrasekhar-limiet

Die Chandrasekhar-limiet (tʃʌndrəˈʃeɪkɑr) is die massagrens wat bepaal of ’n instortende ster ’n witdwerg word, of ’n meer eksotiese voorwerp soos ’n neutronster of swartkolk. Dit is genoem na Subrahmanyan Chandrasekhar, die Indiaans-Amerikaanse astrofisikus wat die limiet in 1930, op die ouderdom van 19, onafhanklik ontdek het. Dié limiet is aanvanklik deur die wetenskapgemeenskap geïgnoreer omdat so ’n limiet logies vereis dat swartkolke bestaan, en dit is destyds as ’n wetenskaplike onmoontlikheid beskou.

Werking

Sterre waarvan die kernbrandstof opgebrand is, sal weens swaartekrag instort. Wat die gevolg van die instorting sal wees, hang af van die massa van die oorblywende kern. As dit kleiner as die Chandrasekhar-limiet is, sal die ster ’n witdwerg word, maar as die massa hoër is, sal dit ’n neutronster of swartkolk word.

Die waarde van die Chandrasekhar-limiet M_Ch hang af van die proton-nukleon-verhouding in die ster en beloop ongeveer

$M_{Ch}\approx {\frac {m_{P}^{3}}{m_{p}^{2}}}=\left({\frac {m_{P}}{m_{p}}}\right)^{2}m_{P}\approx 3\cdot 10^{30}\mathrm {kg} \approx 1{,}5M_{\bigodot }$,

waar m_P die Planck-massa is, m_p die massa van die proton en $M_{\bigodot }$ die sonmassa.

Realistieser ramings, wat rekening hou met variasies in die digtheid, gee:

$M_{Ch}\approx 1{,}4M_{\bigodot }$,

’n Noukeuriger benadering, wat rekening hou met die eienskappe van die ster, is:

$M_{Ch}\approx {\frac {3{\sqrt {2\pi }}}{8}}m_{P}^{3}\left({\frac {z}{m_{p}}}\right)^{2}=5{,}76z^{2}M_{\bigodot }$

waar z (= Z/A) die verhouding voorstel van die aantal protone Z tot die aantal nukleone (protone + neutrone) A in die ster. Algemeen geld volgens die Oerknal-nukleosintese Z = 7, A = 8, dus z = 7/8.

Verwysings

• Hierdie artikel is vertaal uit die Nederlandse Wikipedia