Springen naar inhoud

Hoe hoog kan de druk in de kern van zware hemellichamen oplopen?


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Stormbeest

    Stormbeest


  • >100 berichten
  • 157 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 23 augustus 2018 - 19:55

Op de bodem van de Marianentrog, de diepste plaats ter wereld in de oceaan, heerst een druk van ca. 1100 kg per cm², ofwel ruim 1000 keer de gemiddelde atmosferische druk op zeeniveau. In de kern van de aarde heerst een druk van ongeveer 3,5 miljoen atmosfeer, ofwel ongeveer het gewicht van 10 volgetankte Jumbo Jets op één vierkante centimeter.

 

Maar zelfs deze druk valt in het niet vergeleken bij de druk die in het centrum van de zon heerst: 250 miljard atmosfeer, ofwel 250 miljoen ton op 1 cm². Onvoorstelbaar gewoon. Niet moeilijk dat de dichtheid van de materie daar zo'n 150 gram per kubieke centimeter is, ongeveer zeven keer zo dicht als het dichtste materiaal onder standaardomstandigheden.

 

De zon is echter maar een lichte ster vergeleken bij veel andere. Sommige van de zwaarste sterren hebben een massa die kan oplopen tot enkele honderden keren die van de zon. Het lijkt me aannemelijk dat de druk daar nóg een stuk hoger oploopt dan in de zon? In sterren die aan het einde van hun levenscyclus zijn gekomen, kan de dichtheid van de materie bovendien extreem hoog oplopen, van ca. 1 miljoen keer die van water tot naar schatting 1 biljard keer of nog hoger in neutronensterren, waar de druk zo hoog is dat zelfs atomen bezwijken.

 

Nu is mijn vraag: is bekend hoe hoog de druk in de door mij genoemde gevallen wordt? Zijn daar ergens cijfers van te vinden? Google of Wikipedia kunnen me niet helpen.

Wij vergoeden nooit schade veroorzaakt of veregerd door wapens of tuigen die bestemd zijn om te ontploffen door wijziging van de structuur van de atoomkern.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Bladerunner

    Bladerunner


  • >250 berichten
  • 722 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 23 augustus 2018 - 20:45

De druk in een neutronenster kan oplopen tot ±1,6 x 1034 Pa. Dat is dus 1,6 x 1029 atm. In alle andere gevallen zoals super massieve sterren is de druk dus minder maar vele malen hoger dan de zon. De totale druk (stralingsdruk en gravitatie opgeteld) kun je schatten door te kijken naar de lichtsterkte van de ster en de massa. Een ster met b.v. een 5 maal grotere massa en een 400 maal grotere lichtsterkte heeft ruwweg een 2000 (5 x 400) maal grotere druk in de kern dan onze zon.

 

Dus de zeer heldere ster Rigel (Beta Orionis) met een massa van 23 maal de zon en een lichtsterkte van 120.000 maal de zon heeft een druk van ±2,8 x 106 maal de zon of te wel 7 x 1017 atm. Dit is in het geval van deze ster de minimale lichtsterkte, de maximaal berekende lichtsterkte ligt op 279.000. Dus er is een grote marge in dit soort schattingen.

 

Bij een dergelijke druk (en navenant hoge temperatuur) worden er dus elementen gevormd die zwaarder zijn dat wat onze zon nu doet, zwaarder dus dan helium. Dit gaat tot aan ijzer toe en daarna wordt de ster onstabiel en wordt een supernova waarbij door de implosie van de kern en een deel van de rest van de ster de zwaardere elementen worden gevormd. Wat dan overblijft is een neutronen ster of in de extreemste gevallen een zwart gat.

Veranderd door Bladerunner, 23 augustus 2018 - 21:00


#3

Stormbeest

    Stormbeest


  • >100 berichten
  • 157 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 24 augustus 2018 - 09:22

De druk in een neutronenster kan oplopen tot ±1,6 x 1034 Pa. Dat is dus 1,6 x 1029 atm.

 

 

Dat is zo'n 100 quadriljoen ton, ofwel ongeveer een twintigste van het gewicht van de zon, per cm². :o Nog zwaardere sterren storten trouwens ineen tot een zwart gat, waarin alle materie samengeperst zit in één punt van oneindig hoge dichtheid. Is bekend welke druk vereist is om dit te realiseren?

Wij vergoeden nooit schade veroorzaakt of veregerd door wapens of tuigen die bestemd zijn om te ontploffen door wijziging van de structuur van de atoomkern.

#4

Bladerunner

    Bladerunner


  • >250 berichten
  • 722 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 24 augustus 2018 - 12:46

De maximale massa van een (niet roterende) neutronenster is ongeveer 2,17 maal de zon. (Roteert hij snel dan is de massa limiet ongeveer 18% meer) Is hij bij vorming uit een supernova dus beduidend zwaarder dan wordt het vanzelf direct een zwart gat. De druk is dan hoger dan de kracht waarmee neutronen elkaar afstoten en volgens het Pauli uitsluitingsprincipe niet op elkaars plek kunnen vertoeven. Een neutronenster met deze maximale massa heeft een druk die dus gelijk of iets hoger is dan degene die ik al noemde (1,6 x 1029 atm) en hoewel het allemaal theoretische waarden zijn zal op het moment dat een neutronenster in een zwart gat verandert de druk in de orde van 1031 atmosfeer zijn. De dichtheid ligt dan in de orde van 1017 gr/cm3.

 

Het is overigens zo dat als we gravitatie (dus niet de druk in atmosfeer) gelijk stellen aan 1, de sterke kernkracht die voorkomt dat atomen zomaar uit elkaar zouden kunnen vallen of die voorkomt dat twee Fermionen (waaronder dus protonen, neutronen en elektronen) op de zelfde plek kunnen vertoeven een factor 1038 keer sterker is. Om dus twee neutronen op de zelfde plek te kunnen krijgen of om deze te 'verbrijzelen' (wat bij de vorming van een zwart gat lijkt te gebeuren) moeten we dus een kracht uitoefenen die minimaal 1038 keer groter is dan de 1G gravitatiekracht van de Aarde.






0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures