Entartete Materie

Entartete Materie (auch: Degenerierte Materie) ist Materie, die, meist in Sternen, unter so extrem hoher Dichte steht, dass für sie quantenmechanische Aspekte eine Rolle spielen. Entartung bedeutet hier, dass sich solche Materie nicht auf herkömmliche Weise, etwa als Elektronengas, beschreiben lässt. Der Begriff hat nichts mit entarteten Energieniveaus zu tun.

Entartetes Fermionengas

Wenn Fermionen (z. B. Protonen, Elektronen oder Neutronen) mit extrem hoher Dichte konzentriert sind, tritt der Gravitation, die die Dichte noch zu erhöhen versucht, ein Entartungsdruck entgegen. Dieser hat seine Ursache im Pauli-Prinzip, welches verbietet, dass zwei Fermionen gleichzeitig am gleichen Ort einen identischen Quantenzustand annehmen können. Daher würde eine weitere Kompression bedeuten, dass sich Fermionen in höhere Energiezustände begeben müssten. Es entsteht ein Entartungsdruck (Fermi-Druck), welcher dem Gravitationsdruck entgegenwirkt.

Entartete Materie in Sternen

Weiße Zwerge werden durch den Entartungsdruck ihres Elektronengases stabilisiert. In einem physischen Doppelsternsystem kann ein Weißer Zwerg durch Akkretion von seinem Begleitstern weiter anwachsen. Wenn seine Masse dabei die Chandrasekhar-Grenze erreicht, kann der Entartungsdruck den Gravitationsdruck nicht mehr kompensieren. Man könnte nun vermuten, es entstünde ein Neutronenstern. Stattdessen kommt es durch die ansteigende Temperatur und Dichte zu neuen Kernfusionsreaktionen und es entsteht eine Supernova vom Typ Ia.