Wat is gedegenereerde materie?
Gedegenereerde materie is een bizarre vorm van exotische materie gemaakt in de kernen van massieve sterren, waar atomen of zelfs subatomaire deeltjes zo dicht opeengepakt zijn dat de primaire drukbron niet langer thermisch is maar kwantum - bepaald door beperkingen die zijn vastgesteld door het Pauli-uitsluitingsprincipe, die beweert dat geen twee deeltjes dezelfde kwantumtoestand kunnen bezetten. Het is ook nuttig in sommige omstandigheden om geleidingselektronen in metalen te behandelen als ontaarde materie, vanwege hun hoge dichtheid. Gedegenereerde materie, in het bijzonder metaalwaterstof, is eerder in een laboratorium gecreëerd met een druk van meer dan een miljoen atmosfeer (> 100 GPa).
Gedegenereerde materie is uniek omdat de druk ervan slechts gedeeltelijk wordt bepaald door de temperatuur, en de druk zou in feite blijven bestaan, zelfs als de temperatuur van de materie zou worden verlaagd tot absoluut nul. Dit is heel anders dan de ideale gassen die we leren in de natuurkundeklasse, waar temperatuur en druk / volume nauw met elkaar samenhangen.
In volgorde van toenemende dichtheid omvatten veel voorkomende vormen van gedegenereerde materie metallisch waterstof, aanwezig in grote hoeveelheden in de kern van massieve planeten zoals Jupiter en Saturnus; witte dwergstof, gevonden in witte dwergen, die onze zon ooit zal worden; neutronium, gevonden in neutronensterren, het eindpunt van sterrenevolutie voor sterren van 1,35 tot ongeveer 2,1 zonnemassa's; vreemde zaak; of kwark materie, ook verondersteld te bestaan binnen zeer massieve sterren.
In witte dwergen wordt het materiaal elektronen-gedegenereerde materie genoemd, omdat er niet voldoende energie is om de elektronen in atoomkernen samen te vouwen en neutronium te produceren. In neutronensterren wordt het materiaal neutronen-gedegenereerde materie genoemd, omdat de druk zo groot is dat elektronen samensmelten met protonen om materie te creëren die bestaat uit niets anders dan neutronen. Onder normale omstandigheden degenereren vrije neutronen in ongeveer 15 minuten tot een proton en een elektron, maar onder de enorme druk van een neutronenster is materie die alleen neutronen is stabiel.
Men denkt dat de meest extreme vorm van gedegenereerde materie, vreemde materie, bestaat in quarksterren, sterren met een massa ergens tussen neutronensterren en zwarte gaten, waarin de samenstellende quarks van neutronen ontkoppelen en een quark-soep wordt gecreëerd. Quark-sterren zijn een mogelijke kandidaat voor de mysterieuze donkere materie die het grootste deel van de massa waargenomen sterrenstelsels vormt.