¿Qué es la materia degenerada?

La materia degenerada es una forma extraña de materia exótica creada en los núcleos de estrellas masivas, donde los átomos o incluso las partículas subatómicas se empaquetan tan estrechamente que la fuente primaria de presión ya no es térmica sino cuántica, dictada por las limitaciones establecidas por el principio de exclusión de Pauli. que afirma que no hay dos partículas que puedan ocupar el mismo estado cuántico. También es útil en algunas circunstancias para tratar los electrones de conducción en metales como materia degenerada, debido a su alta densidad. La materia degenerada, específicamente el hidrógeno metálico, se ha creado anteriormente en un laboratorio, utilizando presiones de más de un millón de atmósferas (> 100 GPa).

La materia degenerada es única en el sentido de que su presión está dictada solo parcialmente por la temperatura, y de hecho la presión se mantendría incluso si la temperatura de la materia se redujera a cero absoluto. Esto es bastante diferente de los gases ideales que conocemos en la clase de física, donde la temperatura y la presión / volumen están estrechamente relacionados.

En orden de densidad creciente, las formas comunes de materia degenerada incluyen hidrógeno metálico, presente en grandes cantidades en el núcleo de planetas masivos como Júpiter y Saturno; materia enana blanca, encontrada en enanas blancas, en la que nuestro Sol se convertirá algún día; neutronio, que se encuentra en las estrellas de neutrones, el punto final de la evolución estelar para las estrellas de 1,35 a aproximadamente 2,1 masas solares; materia extraña o materia de quark, también postulada para existir dentro de estrellas muy masivas.

En las enanas blancas, el material se denomina materia degenerada de electrones, porque no hay suficiente energía para colapsar los electrones en núcleos atómicos y producir neutronio. En las estrellas de neutrones, el material se llama materia degenerada de neutrones, porque la presión es tan grande que los electrones se fusionan con protones para crear materia que consiste en nada más que neutrones. En condiciones normales, los neutrones libres se degeneran en un protón y un electrón en aproximadamente 15 minutos, pero bajo la tremenda presión de una estrella de neutrones, la materia solo de neutrones es estable.

Se cree que la forma más extrema de materia degenerada, la materia extraña, existe en las estrellas de quark, estrellas con una masa en algún lugar entre las estrellas de neutrones y los agujeros negros, en los que los quarks constituyentes de los neutrones se desacoplan y se crea una sopa de quark. Las estrellas Quark son un posible candidato para la misteriosa materia oscura que constituye la mayor parte de la masa de galaxias observadas.