7 december 2021

Dichtheid van een witte dwerg is nagebootst in een ‘hohlraum’

Impressie van een opbouw van een witte dwerg. Credit: University of Warwick / M. Garlick.

Na zwarte gaten en neutronensterren zijn witte dwergen de meest compacte objecten in het heelal die we kennen. Ze hebben een massa van maximaal 1,4 keer de massa van de zon (de Limiet van Chandrasekhar) en dat zit gepropt in een volume ter grootte van de aarde. Men denkt dat witte dwergen bestaan uit koolstof en zuurstof (volledig geïoniseerd in de vorm van een dicht plasma), met een atmosfeer van waterstof en helium. De dichtheid is enorm, een miljoen keer de dichtheid van de zon, zeg 1 ton per cm³ – ding dong, één theelepel witte dwerg weegt net zoveel als een auto. En nu heeft men die dichtheid van een witte dwerg met behulp van intens laserlicht kunnen nabootsen in een laboratorium, in een ‘hohlraum’ welteverstaan. Dat is een klein gouden vat, waarin ze een klein beetje methine (CH) hebben gestopt, dat bestaat uit een waterstof- en een koolstofatoom.

Dat is ‘m, een hohlraum. Credit: Lawrence Livermore National Laboratory.

Door het methine te bestoken met intens röntgenlicht wist men de dichtheid in het vat te verhogen tot 450 miljoen atmosfeer en een temperatuur van 3,5 miljoen graden. Verhoogt men de straling dan ontstaat er een schokgolf, die met een snelheid van 200 km/s naar het centrum van de hohlraum toe beweegt. Het gebeurt allemaal in een fractie van een seconde, maar het is genoeg om meer te kunnen vertellen over de omstandigheden in een witte dwerg, om precies te zijn in één variant ervan, de zogeheten DQ witte dwerg. Dat zijn zeldzame witte dwergen die zeer heet zijn en die een atmosfeer van koolstof hebben. Dankzij de nabootsing in de hohlraum was men in staat om van dit type witte dwerg de ‘vergelijking van staat’ (Engels: equation of state) op te stellen, een formule waarin de dichtheid, druk en temperatuur van een object aan elkaar worden gerelateerd. In Nature verscheen een vakartikel over de nabootsing van een witte dwerg in een hohlraum. Bron: Koberlein.

Comments

  1. Enceladus zegt

    Hoe moet ik me dit voorstellen? Goud heeft een smelpunt van 1.064 graden Celcius (1337 K) en er zou sprake zijn van een temperatuur van 3,5 miljoen graden. Wordt er in een ‘hohlraum’ gewerkt met een sterk magnetisch veld net zoals bij fusiereactoren?

    Groet,
    Gert (Enceladus)

    • Er blijft dan niet veel over van de hohlraum. Ze zijn voor eenmalig gebruik.
      Door een extreem intense laserpuls verdampt de gouden hohlraum, en daarbij ontstaat een extreem intens intense puls röntgenstraling. Die röntgenstraling valt op een piepklein plastic balletje in het midden van de hohlraum. De buitenste laag van dat bolletje wordt weggeblazen, waarbij het midden er van samengedrukt wordt.
      Op die manier worden er heel kort extreme condities bereikt.
      Van de hohlraum zal wel niet veel meer overblijven dan een wolkje rook denk ik.

  2. Enceladus zegt

    PS: zo te zien is zo’n hohlraum maar enkele centimeters groot, klopt dat?

  3. Mmm, “een formule waarin de dichtheid, druk en temperatuur van een object aan elkaar worden gerelateerd” … is de uitkomst toevallig 8,314?

Speak Your Mind

*

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.