Απλές ασκήσεις στους αστέρες νετρονίων

Σήμερα αναρτώ το τρίτο και τελευταίο μέρος απλών εφαρμογών για μαθητές στα “αστρικά πτώματα” λευκοί νάνοι, αστέρες νετρονίων, μαύρες τρύπες. Η ιδέα για αυτές τις ασκήσεις γεννήθηκε από την αντίστοιχη σελίδα της NASA  https://spacemath.gsfc.nasa.gov/ που απευθύνεται σε μαθητές δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης και μέσα από απλές εφαρμογές φέρνει τους μαθητές κοντά σε ακραία συμπαντικά φαινόμενα. Η σελίδα περιλαμβάνει αρκετές εφαρμογές στη διαστημική που είναι το πιό αγαπημένο κομμάτι των μαθητών. Επισυνάπτω επίσης μια απλοϊκή παρουσίαση των αστέρων νετρονίων όπως τη δίνω σε μαθητές των λυκείων που επισκέπτεται η ομάδα αστρονομίας της περιοχής μου. Φιλοσοφία μας είναι ότι έστω και ένας μαθητής να επωφεληθεί από τις δράσεις μας είναι κέρδος για εμάς. Υπάρχουν πολλοί ερασιτεχνικοί σύλλογοι στη χώρα που προσπαθούν κατά το δυνατόν να αναπληρώσουν την απουσία της αστρονομίας από τα σχολεία.

Να συμπληρώσω μόνο για καθηγητές ότι τα ηλεκτρόνια και τα νετρόνια είναι φερμιόνια και υπακούουν στην απαγορευτική αρχή Pauli. Στους λευκούς νάνους και στους αστέρες νετρονίων επικρατεί πλήρης εκφυλισμός με όλες τις στιβάδες συμπληρωμένες. Τα αδέσμευτα ηλεκτρόνια και νετρόνια κινούμενα σε μικρό χώρο σε ακραίες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίες αποκτούν σχετικιστικές ταχύτητες με αποτέλεσμα το “αέριο” ηλεκτρονίων ή νετρονίων να ασκεί τεράστιες πιέσεις στην καταρρέουσα ύλη. Το φερμιονικό “αέριο” ηλεκτρονίων ανακόπτει την κατάρρευση ύλης μέχρι 1,44 μάζες ήλιου με σχηματισμό λευκών νάνων. Το φερμιονικό “αέριο” νετρονίων ανακόπτει την καταρρέουσα ύλη μέχρι 3 μάζες ήλιου δίνοντας μία έκρηξη supernova με σχηματισμό αστέρα νετρονίων. Τέλος αν η καταρρέουσα ύλη είναι πάνω από 3 ηλιακές έχουμε μία κατά κράτος επικράτηση της βαρύτητας με σχηματισμό μαύρης τρύπας. Σήμερα με προσομοιώσεις σε υπερυπολογιστές οι γνώσεις μας για αυτά τα εξωτικά αντικείμενα διευρύνονται με γοργούς ρυθμούς.

Ακολουθούν οι ασκήσεις και η θεωρία.

ΕΔΩ ΟΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΟΙ ΛΥΣΕΙΣ ή ΕΔΩ ΟΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΟΙ ΛΥΣΕΙΣ

ΑΣΤΕΡΕΣ ΝΕΤΡΟΝΙΩΝ -Pulsars   ή ΑΣΤΕΡΕΣ ΝΕΤΡΟΝΙΩΝ -Pulsars