4.3.3 Білі карлики

Природа білих карликів як "мертвих зірок" стала достатньо зрозумілою після опублікування роботи Чандрасекара на початку 1930-х років. Та термоядерна "пічка", що підтримує структуру звичайних зірок, не може забезпечити стійкість зовнішніх шарів білого карлика з тієї причини, що в них уже вичерпане все пальне. Для розуміння того механізму, що підтримує структуру білого карлика, розглянемо речовину в серцевині зірки, яка перебуває у стані колапсу. З часом зірка зазнає все більшого стиснення, тиск і густина стають настільки великими, що всі атоми повністю "роздавлюються". У результаті з'являється безліч вільних електронів, в яких "плавають ядра". Кожному електрону властивий спін, унаслідок чого його поведінка підпорядковується важливому закону природи під назвою принципу заборони Паулі. Відповідно до цієї заборони два електрони одночасно не можуть займати одне і те ж місце, якщо їхні швидкості й спіни однакові. Коли умираюча зірка стискається, то електрони також зазнають такого сильного стиснення, що, зрештою, заповнюються всі вакансії можливого розташуванняй швидкостей електронів. Як тільки це відбулося, електрони починають з великою силою впливати один на одного, протидіючи подальшому стисненню умираючої зірки. Таким чином, виникає тиск вироджених електронів, який запобігає необмеженому стисненню (колапсу) білого карлика.

Білі карлики відомі астрономам уже протягом багатьох років. Вони настільки звичні, щодо недавніх пір вважалися кінцевим станом усіх умираючих зірок.

Виконавши детальні розрахунки структури білих карликів, Чандрасекар зробив цікаве відкриття: для маси як найважливішої фізичної характеристики білих карликів існує строга верхня межа. Тиск вироджених електронів здатний підтримувати речовину мертвої зірки лише в тому випадку, якщо її маса не перевищує 1,25 маси Сонця. Якщо ж маса вмираючої зірки істотно перевищує 1,25 сонячної, то навіть могутніх сил взаємодії між виродженими електронами недостатньо для того, щоб протистояти нищівному тиску верхніх шарів зірки. Ця критична межа маси — 1,25 маси Сонця — називається межею Чандрасекара.