Ontaarde materie

Ontaarde materie, of gedegenereerde materie, is materie wat so deur swaartekrag saamgepers word dat die teendruk van die materiedeeltjies, wat deur die uitsluitingsbeginsel van Pauli veroorsaak word, heersend raak in die totale druk. Volgens dié beginsel kan geen twee fermione van dieselfde soort (twee elektrone, twee protone, twee neutrone) dieselfde kwantumtoestand beset nie. Ontaarde materie word aangetref in metaliese waterstof, witdwerge, die kern van rooireusesterre (byvoorbeeld die voorstadiums van supernovas) en neutronsterre.

By ’n witdwerg word die teendruk veroorsaak deur die elektrone (ook die atoomkerns kan ontaard raak, maar dit gebeur by ’n veel hoër digtheid). Die digtheid van elektronontaarde materie in witdwerge kan tot ’n miljoen kilogram per kubieke sentimeter bereik.

As die druk deur die swaartekrag groter is as die Chandrasekhar-limiet van 1,4 sonmassas, word die elektrone in die kern ingedruk en die elektrone en protone vorm neutrone. Die neutrone skep volgens die uitsluitingsbeginsel van Pauli weer eens ’n teendruk teen die swaartekrag. Hierdie vorm van ontaarde neutronmaterie word in neutronsterre aangetref. Die massa bedra sowat ’n miljard ton per kubieke sentimeter.

As die massa van ’n neutronster die Tolman-Oppenheimer-Volkoff-limiet van ongeveer 3-5 sonmassas oorskry, is die teendruk van die neutrone deur die uitsluitingsbeginsel van Pauli onvoldoende en word ’n swartkolk gevorm, afhanklik van die massa.