白矮星是什麼?

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所謂白矮星,就是恆星最終的殘骸之一。

恆星核聚變結束後,如果核心質量在太陽的0.5至1.4倍之間,則會形成白矮星。

恆星停止聚變,外部殼層拋入宇宙空間,核心物質被重力壓縮,電子脫離出原子,形成自由電子,不斷填入原子核之間的空間,因此被稱為簡併態,所以物質密度極大,才能抵抗重力的壓縮。白矮星直徑通常與地球差不多,但密度高達每立方厘米幾十億噸。

白矮星溫度極高,依靠冷卻發光,千億年後將逐步冷卻,失去光度,最終成為黑矮星。


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白矮星是中低質量恆星(通常指質量低於太陽8倍的恆星)生命週期結束後的留下的內核。當中低質量恆星演化為紅巨星後,隨著燃料耗盡,核聚變停止,其核心會坍縮成緻密的白矮星。

目前,人類已經在銀河系中發現上萬顆白矮星,大多數質量集中在太陽質量的0.5-0.7倍,半徑則只有太陽半徑的0.008-0.02倍。因此,白矮星的密度極高,每立方厘米可達數噸,質量與太陽相當的白矮星體積只有地球大小。

在剛形成之際,白矮星保留著非常高的溫度。然而,由於核聚變反應已停止,沒有能量來源,白矮星會在寒冷的太空中逐漸冷卻。經過漫長時間的冷卻後,白矮星將不再發光發熱,成為傳說中的黑矮星

有意思的是,白矮星轉變為黑矮星至少要花費上百億年的時間,而現在的宇宙仍然太年輕,還沒有孕育出黑矮星。

至於大質量恆星,在演化到生命末期後會發生超新星爆發,最終留下比白矮星更緻密的內核——中子星或黑洞。


三體迷


說到白矮星,我們先說一下白矮星的一個簡要特徵。白矮星是一種低光度、高密度、高溫度的恆星。

白矮星由中質量恆星(偏小)最後死亡形成的,大約1.5倍太陽質量以下的死亡恆星會形成白矮星。



白矮星的顏色呈淡藍色(一般為藍色)、體積比較矮小,因此被命名為白矮星。白矮星是一種晚期的恆星。根據現代恆星演化理論,白矮星是在紅巨星的中心形成的。白矮星體積小、亮度低,但質量大、密度極高。白矮星質量和太陽差不多,一顆質量與太陽相當的白矮星體積只有地球一半的大小。



在太陽附近的區域內已知的恆星中大約有6%是白矮星。80億年後,太陽會變成白矮星,半徑約是地球的2.1~2.6倍,質量則為一個太陽質量,表面溫度則高至約29000~55000K,呈純藍色。

我們最熟知的一顆淡藍色恆星:天狼星,它的表面溫度達到了8100K,它還有一顆伴星,名叫天狼星B,它的半徑只有6000千米左右,但質量和太陽相當,密度很高,它就是一顆白矮星。



白矮星密度高達1000000 g/cm3(地球密度為5.5g/cm3),一顆與地球體積相當的白矮星,其表面重力約等於地球表面的18萬倍。假如人能到達白矮星表面,那麼他休想站起來,因為在它上面的引力特別大,以致人的骨骼早已被自己的體重壓碎了。

而在白矮星的巨大的壓力之下,電子將脫離原子核,成自由電子。這種自由電子氣體將盡可能地佔據原子核之間的空隙,從而使單位空間內包含的物質也將大大增多,密度大大提高了。形象地說,這時原子核是“沉浸於”電子中。一般把物質的這種狀態叫做“簡併態”。簡併電子氣體壓力與白矮星強大的重力平衡,維持著白矮星的穩定。

白矮星是由紅巨星演化過來的,在紅巨星釋放出行星狀星雲後,只剩下內部的核心,壓力巨大。一般情況下,恆星的質量小於1.5倍太陽的質量,就會形成一顆白矮星。否則如果質量在1.5~3倍太陽之間,就會形成一顆中子星。



太陽早晚有一天變成紅巨星,體積膨脹到金星的軌道以外,地球即使存活,也成一“小炭球”了,表面溫度6000多度,比那時太陽還高很多倍,最後太陽成白矮星,行星再一次冰冷、冷漠下去。而由於太陽的質量沒有什麼變化,那些遺留下來的行星還會按部就班,圍繞“死去”的太陽(白矮星太陽)運轉,但會死寂下去,無生命。

人類早晚要遷到別的恆星系,但我們不會忘記人類誕生的歷史,無論什麼時候,在人類的歷史上,都會寫上一句話:

“我們來自太陽系,誕生於46億歲時太陽系的地球。”


海底蛟龍4解說


如果星雲內包含的物質足夠多,在外界的擾動影響下,星雲會向內收縮並分裂成較小的團塊,經過多次的分裂和收縮,逐漸在團塊中心形成了緻密的核,當核心的溫度升高到達到氫核聚變反應能夠進行時,一顆新的恆星就誕生了,行星誕生之後就進入主序星階段,太陽就處在主序星階段。

當恆星內部的氫元素不斷的核聚變反應而消耗,根據恆星質量的大小會形成紅巨星和超紅巨星。最終,恆星核心質量小於太陽1.44倍的恆星將會演化為白矮星。恆星核心質量大於1.44倍太陽質量但是小於3.2倍太陽質量的恆星將演化為中子星。超過太陽質量3.2倍的恆星將會演化為黑洞。預計太陽最終的命運將是一顆白矮星


地理沙龍


白矮星是恆星遺留的殘骸,一般屬於向太陽這一類的恆星,太陽最終就會變成白矮星,太陽都變成紅巨星,把地球吞掉後,它的外殼將慢慢迸出,就剩下太陽的核心,就是白矮星,因為太陽是燒到碳元素才停止的,所以白矮星其實就是一個碳核,所以有的天文學家說,白星就是飄在天空中的巨大鑽石,所以白矮星是一種恆星遺留的殘骸。


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