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白矮星,也稱為簡(jiǎn)并矮星,是由簡(jiǎn)并態(tài)物質(zhì)構(gòu)成的小恒星。 它們的密度極高,你知道嗎,一顆質(zhì)量與太陽(yáng)相當(dāng)?shù)陌装堑求w積只有地球一般的大??!白矮星微弱的光度則來(lái)自過(guò)去儲(chǔ)存的熱能。 在太陽(yáng)附近的區(qū)域內(nèi)已知的恒星中大約有6%是白矮星。 白矮星被認(rèn)為是中、低質(zhì)量恒星演化階段的最終產(chǎn)物,在我們所屬的星系內(nèi)97%的恒星都屬于這一類。 中低質(zhì)量的恒星在渡過(guò)生命期的主序星階段,結(jié)束以氫融合反應(yīng)之后,將在核心進(jìn)行氦融合,將氦燃燒成碳和氧的3氦過(guò)程,并膨脹成為一顆紅巨星。 如果紅巨星沒(méi)有足夠的質(zhì)量產(chǎn)生能夠讓碳聚變的更高溫度,碳和氧就會(huì)在核心堆積起來(lái)。在散發(fā)出外面數(shù)層的氣體成為行星狀星云之后,留下來(lái)的只有核心的部分,這個(gè)殘骸最終將成為白矮星。 所以,白矮星通常都由碳和氧組成。但也有可能核心的溫度可以達(dá)到使碳聚變卻仍不足以使氖聚變的高溫,這時(shí)就能形成核心由氧、氖和鎂組成的白矮星。 同樣的,有些由氦組成的白矮星是由聯(lián)星的質(zhì)量損失造成的。 白矮星的內(nèi)部不再有物質(zhì)進(jìn)行核聚變反應(yīng),因此不再有能量產(chǎn)生,也不再由核聚變的熱來(lái)抵抗重力崩潰。它是由極端高密度的物質(zhì)產(chǎn)生的電子簡(jiǎn)并壓力來(lái)支撐。 物理學(xué)上,對(duì)一顆沒(méi)有自轉(zhuǎn)的白矮星,電子簡(jiǎn)并壓力能夠支撐的最大質(zhì)量是1.4倍太陽(yáng)質(zhì)量,也就是錢德拉塞卡極限。 許多碳氧白矮星的質(zhì)量都接近這個(gè)極限的質(zhì)量,通常經(jīng)由伴星的質(zhì)量傳遞,可能經(jīng)由所知道的碳引爆過(guò)程爆炸成為一顆Ia超新星。 白矮星形成時(shí)的溫度非常高,目前發(fā)現(xiàn)最高溫的白矮星是行星狀星云NGC 2440中心的HD 62166,表面溫度約200,000K。 但是因?yàn)闆](méi)有能量的來(lái)源,因此將會(huì)逐漸釋放它的熱量并且逐漸變冷,這意味著它的輻射會(huì)從最初的高色溫隨著時(shí)間逐漸減小并且轉(zhuǎn)變成紅色。 經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的時(shí)間,白矮星的溫度將冷卻到光度不再能被看見(jiàn),成為冷的黑矮星。但是,現(xiàn)在的宇宙仍然太年輕 , 年齡大約137億歲,即使是最年老的白矮星依然輻射出數(shù)千度K的溫度,還沒(méi)有黑矮星的存在。 第一顆被發(fā)現(xiàn)的白矮星是三合星的波江座40,它的成員是主序星的波江座40A,和在一段距離外組成聯(lián)星的白矮星波江座40B和主序星的波江座40C。 波江座40B和波江座40C這一對(duì)聯(lián)星是威廉·赫歇爾在1783年1月31日發(fā)現(xiàn)的 天狼星的伴星,天狼星B,隨后也被發(fā)現(xiàn)。 在19世紀(jì),對(duì)有些恒星已經(jīng)能夠精確的測(cè)量出它們?cè)谖恢蒙系奈⑿∽兓?。貝塞爾使用這些精確的測(cè)量確定天狼星(大犬座α)、南河三(小犬座α)的位置都有些變動(dòng),在1844年他預(yù)言這兩顆恒星都有看不見(jiàn)的伴星。 在1917年,范·馬南發(fā)現(xiàn)了一顆孤獨(dú)的白矮星,現(xiàn)在被稱為范馬南星。這是發(fā)現(xiàn)的第三顆白矮星。 此后,有許多的黯淡的白色恒星被發(fā)現(xiàn),它們都有高自行,表示都是緊鄰地球的低光度天體,因此都是白矮星。 白矮星在被發(fā)現(xiàn)之后就被確認(rèn)是密度極端高的天體。如果一顆在聯(lián)星系統(tǒng)的恒星,像是天狼星B和波江座40B,是可以從聯(lián)星的軌道估計(jì)出它的質(zhì)量的。 在1910年對(duì)天狼星B這樣做過(guò),得到的質(zhì)量是0.94太陽(yáng)質(zhì)量,現(xiàn)代的估計(jì)是1太陽(yáng)質(zhì)量。 由于高溫恒星的輻射量大于低溫恒星,恒星的表面亮度可以從有效表面溫度,也可以從光譜來(lái)估計(jì)。 如果知道恒星的距離,它的整體光度也能估計(jì)出來(lái)。從這兩種圖表可以比較出恒星的半徑,由推理排出來(lái)的順序讓當(dāng)時(shí)的天文學(xué)家非常困惑,因?yàn)樘炖切荁和波江座40B必須有非常高的密度。 白矮星是低質(zhì)量的恒星的演化路線的終點(diǎn)。在紅巨星階段的末期,恒星的中心會(huì)因?yàn)闇囟?、壓力不足或者核聚變達(dá)到鐵階段而停止產(chǎn)生能量。 產(chǎn)生比鐵還重的元素不能產(chǎn)生能量,而需要吸收能量。恒星外殼的重力會(huì)壓縮恒星產(chǎn)生一個(gè)高密度的天體。 大部分恒星演化過(guò)程都包含白矮星階段。由于很多恒星會(huì)通過(guò)新星或者超新星爆發(fā)將外殼拋出,一些質(zhì)量略大的恒星也可能最終演化成白矮星。 雙星或者多星系統(tǒng)中,由于恒星質(zhì)量(物質(zhì))的交換,恒星的演化過(guò)程與單獨(dú)的恒星不同。 比如,天狼星的伴星就是一顆年老的大約一個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的白矮星,但是天狼星是一顆大約2.3個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的主序星。 關(guān)于白矮星它的內(nèi)容不算太多,所以咱就講這么多。 下一期我們講講紅巨星。 |
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