03.04 白矮星最终会变成什么星,那中子星呢,它们的最终状态是什么?

科学船坞


白矮星,中子星,黑洞这些是恒星生命演化的一种结局之一。对于恒星来讲,它的的演化过程走那一条路线,主要取决于自身的质量,内部的斥力与自身引力的平衡。

对于太阳这样质量大小的恒星,当内部核心以氢为燃料进行核聚变,经过数十亿的消耗,内部氢消耗殆尽,而稍微外围的反应会使恒星的外层膨胀,这时恒星体积增大成为红巨星。当表面膨胀的外层抛射向宇宙,逐渐恒星残留的核心就成为了体积小而高温的白矮星,白矮星慢慢冷却后就成了冰冷的黑矮星。

对于质量较大的恒星,它的最终外层质量损失不多,就不能成为白矮星,特别质量在太阳8倍以上的恒星,由于质量很大,星核发生塌陷,电子和质子结合成了中子,最后演化为中子星。而恒星外部的物质撞击星核,会引发超新星的爆发。而质量更大的恒星最终演化成了黑洞。

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答:中子星并不是恒星的终结,中子星还会继续演化为黑洞或者黑矮星。


中子星是大质量恒星,在演化末期的结果之一,拥有致密的密度和高速的自转,中子星的典型密度为5亿吨每立方厘米,自转速度甚至高达每秒几百圈。



中子星还会继续演化,根据情况有两种结果:

(1)中子星继续吸取周围物质,尤其是双星系统中,中子星吸取另外一颗恒星的物质,达到一定质量后中子星将演化为黑洞;

(2)中子星没有可吸取的物质时,因为中子星将很快损失能量,转速降低,温度降低,大约100万年后,中子星逐渐冷却,进而转变为黑矮星,黑矮星基本就是恒星的“坟墓”;

所以中子星的结局,根据情况有两种:继续演化为黑洞,或者演化为黑矮星。


目前,人类发现并记录的中子星,有接近3000颗;中子星的特点除了致密的密度外,表面温度还高达数千万度。



刚形成的中子星保留了前恒星的绝大部分角动量,后期消耗角动量来维持光度,所以越年轻的中子星,自转速度越高、表面温度也越高。

利用这个特点,我们可以粗略估计一个中子星的大致形成时间。


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白矮星和中子星最后都会演变成黑矮星。

无论是白矮星还是中子星,都是恒星在演化末期的产物。虽然理论上,超大质量的恒星会演化成黑洞。但直到现在,在天文观测方面并没有在超新星爆炸后的核心地区发现有新黑洞的产生。

首先,无论是被称作“失败的恒星”的褐矮星,还是比太阳小得多的红矮星。它们离开主序期后的最终结局是什么还只能靠理论推测,因为宇宙形成至今虽然有一百多亿年了。但这个时间对这两类恒星而言实在太短了,他们的主序期远远高于这个时间。目前,宇宙中还不存在垂死的红矮星。

据推测,当红矮星内部的氢元素将要耗尽时,它不会演变成红巨星,因为内部压力不够,不足以使其核心地区塌缩。它的演化结果是变成褐矮星。最后,随着能量流失,最后完全熄灭而成为一颗冰冷的黑矮星。这是一个需要数千亿年甚至更久才能完成的过程。

其次,黄矮星,也就是太阳这个质量级的恒星。它们演化的最终结果是白矮星。即当它们内部的氢元素耗尽时,内部的平衡被打破,由于引力是作用,使得其内核开始塌缩,而在反作用力下,外层开始膨胀。此时,恒星进入“红巨星”时代。最后,内核与外层脱离,外层消散,内核就是白矮星了。

此时白矮星会继续进行聚变反应,只是它的聚变产物不在是氦而是碳和氧等物质了。直到能量完全耗尽,最后,也会变成冰冷的黑矮星。这同样是个极其漫长的过程。目前,宇宙中没有彻底熄灭的白矮星。

第三,蓝矮星,也是质量最大的一级处于主序期的恒星。在这类恒星中,质量小于8个太阳质量的蓝矮星,它的演化过程和太阳一样,也是红巨星--白矮星---黑矮星的过程。质量大于8个太阳质量而小于30个左右的太阳质量的蓝矮星,由于其超大质量带来的超大引力,而导致恒星在核心塌缩的时候,可以把原子外部的电子直接压入原子核内而形成中子。这样,恒星的内核就成了一颗中子星,而质量更大一些恒星在核心塌缩的时侯,会把中子压的更“紧实”,从而形成超致密中子星。而再大一些的话,则会把中子“压碎”而使其进入“夸克”阶段。从而,中子星就变成了“夸克星”。如果恒星再大一些的话,会把整个恒星的核心彻底“压碎”而形成一个“奇点”。这个奇点就是所谓的“黑洞”了。

中子星会继续释放恒星残余的能量。最后,在释放完了所有的能量以后,中子星也会彻底熄灭而成为一颗黑矮星。

当然,目前人类也没有发现熄灭的中子星。

那么,宇宙中所有的恒星彻底熄灭需要多久呢?据推算,这个时间超过一万亿亿年。


陌上云白


白矮星最终会变成什么星,那中子星呢,它们的最终状态是什么?

白矮星与中子星都是恒星的一个结局,不同的是两者是由不同内核质量的恒星发展而成、小于8-10倍太阳质量的恒星后期一般是发展成白矮星,这个极限之上,25-30倍太阳质量以下的恒星后期会超新星爆发,最终演化成中子星,两者都会携带自恒星坍缩而来的角动量以及引力势能,除此之外再无别的能量来源,因为白矮星与中子星内部没有能量生成机制,因此两者未来的发展就是“坐吃山空”,走向一个黑球无法避免,区别就是两者的密度不一样,大小其实也不一样;但这一天极为遥远!

圈圈处就是太阳未来的命运,走向一颗白矮星无可避免!

但是如果白矮星或者中子星附近有一颗伴星那结果可能会完全不一样,因为白矮星可以通过吸取其伴星物质不断成长,直至其质量超过1.44被太阳质量的上限,那么其未来将发展为一颗Ia型超新星;由于其爆发时质量非常一致,因此科学家将其作为宇宙中的标准烛光,辅助遥远天体的测距。

中子星一样能通过吸收伴星物质继续成长,未来也有可能超过极限坍缩成黑洞,但这仅仅是里理论上存在这种可能,相关机构仍然没有从浩瀚的宇宙中找到类似的证据,毕竟这有一些困难,当然宇宙那么大,也许已经有克服困难的中子星成长为了黑洞!只不过我们尚未发现罢了!


星辰大海路上的种花家


当太阳死亡(主序星阶段结束)之后,就会成为一颗白矮星,那么当它的白矮星阶段结束之后呢?理论上讲,它会成为一颗黑矮星,这是一种真正的死星,它不发光不发热,看上去没有任何生机,但是只要宇宙的物理定律不发生变化,那么它就会永远存在下去。

不单是白矮星会演变成黑矮星,中子星在经过长时间的能量辐射之后也有可能变成白矮星,然后再经过长时间的辐射变成黑矮星,也有科学家认为黑洞如果不吸收物质和能量的话,通过霍金辐射的衰变也有可能变成中子星,那么如果再通过衰变变成白矮星,接着衰变下去,就成了黑矮星。



不过,不吸收物质的黑洞和中子星衰变到发生质变时间都极其漫长,单说白矮星到黑矮星的衰变演化阶段就长达至少200亿年,然而宇宙的年龄至今不过137亿年,所以宇宙中至今没有黑矮星出现。


然而宇宙中有不吸收物质的黑洞,中子星乃至白矮星吗?根本没有!因为天体引力的作用,每一种星体都在不断的吸收周围的物质和能量,因此我们看到的很多这样的天文现象都是小星体通过吸收物质和能量变成了更大的星体,比如小行星通过碰撞融合变成更大的小行星,一些小行星和彗星撞击行星让行星质量变得更大,而每个恒星系统中的主恒星也都在不断的吸收物质变得更大,黑洞等就更不用说了,有的黑洞甚至能吸收一个星系的物质变成类星体。


我们单说白矮星和中子星,这两种星体都是恒星由于超新星爆发损失了大量质量而形成的,然而它们在形成白矮星和中子星之后其质量大都是在增长中的,宇宙中的白矮星和中子星大都正在变得更大,特别在一些多星系统中,中子星和白矮星可以吸收伴星的物质能量,当白矮星通过吸收物质,使自身的质量达到太阳的1.44倍以上的时候,它就会变成中子星,而当中子星吸收质量达到太阳质量的三倍的时候,它就会演化为黑洞,所以从星体的这些演化趋势来看,宇宙中的星体大都在变得更大。


虽然如今的宇宙仍然在膨胀中,但是宇宙中的物质丰度还是很高的,宇宙膨胀的规模和速度还不足以有效阻碍星体吸收物质,而如果白矮星能不断吸收物质的话,那么衰变成黑矮星的可能性就微乎其微,因此黑矮星在宇宙中的出现是十分困难的。


科普大世界


白矮星是质量如同我们太阳大小的恒星死亡后的产物,它体积很小,密度很大,并且依然能够发出微弱的光,当这些光经过极其漫长的岁月消失后,白矮星就成为了黑矮星!

黑矮星,顾名思义,就是完全不发光的星体,也可以理解为完全死亡的星体!不过从白矮星到黑矮星的转变过程实在太漫长了,以至于宇宙诞生至今仍然没有出现一颗黑矮星!

而中子星的最终形态多半会是黑洞,因为中子星常常以伴星的形式出现,它强大引力会吞噬伴星的物质,质量继续增大成为黑洞。或者两个互为伴星的中子星融合成为黑洞!

不过也不排除有的中子星本身没有伴星,没有足够的物质来吞噬成为黑洞,这样的中子星就是最终形态,最终慢慢蒸发掉(过程同样漫长的不可想象)!

不过,对于目前的宇宙来说,137亿年的历史看起来很长,但相比白矮星变成黑矮星的过程,137亿年的历史显得微不足道,所以目前我们一般认为白矮星,中子星和黑洞就是恒星的三种最终形态,像黑矮星这样的天体对于我们的宇宙来说还没有多少意义!


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