白矮星|太阳的最终形态:白矮星


白矮星|太阳的最终形态:白矮星
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白矮星 , 也称为简并矮星 , 是一种主要由电子简并物质构成的恒星核残骸 。 白矮星有非常高的密度:它的质量与太阳相当 , 但体积则与地球相近 。 白矮星没有核聚变来产生能量 , 微弱的亮度来自储存的能量的热辐射  。 已知距离最近的白矮星是天狼星B , 是在8.6光年的联星 , 天狼星A的伴星 。 目前 , 在距离太阳最近的百颗恒星系统中 , 有8颗白矮星 。 异常昏暗的白矮星在1910年首次被确认;白矮星这名称是威廉·鲁伊登在1922年命名的 。
白矮星被认为是恒星最终的演化状态 , 是初始质量大约在10M☉以下(这包括银河系中超过97%的恒星) , 质量不够高 , 因而不足以演化成为中子星 。 在低质量至中等质量末端的主序带恒星结束氢融合阶段后 , 将膨胀成为红巨星 , 在此期间将通过3氦过程将在核心的氦融合成碳和氧 。 如果一颗红巨星的质量不足以产生融合探索需要的核心温度(约1亿K) , 其将成为惰性的碳和氧积聚的核心 。 这样的恒星在脱落其外层 , 并形成行星状星云后 , 它会留下一个核心 , 即残存的白矮星 。 通常 , 这种白矮星主要由碳和氧组成 , 称为碳氧白矮星(CO white dwarf) 。 如果初始质量介于8至10.5M☉(太阳质量)之间 , 核心的温度足以融合碳 , 但仍不足以融合氖 , 这可能会形成氧氖镁白矮星(ONeMg或ONe white dwarf ) 。 质量非常低的恒星无法燃烧氦 , 因此氦白矮星可能是在联星系统中经由质量流失形成的 。
白矮星不再进行核聚变反应 , 因此恒星没有能量来源 。 所以 , 它不能通过核聚变产生热来抗拒重力以阻止重力崩溃 , 而只能靠电子简并压力来支撑 , 导致它有极高的密度 。 简并物理学推导出无自转的白矮星的最大质量是1.44M☉ , 即钱德拉塞卡极限 , 超过此上限 , 电子简并压力即无法支撑 。 接近这个质量极限的碳氧白矮星 , 通常通过伴星的质量转移 , 可能经由一种称为碳引爆的过程 , 爆炸成为一颗[[Ia超新星
;SN 1006就被认为是个著名的例子 。
【白矮星|太阳的最终形态:白矮星】白矮星在形成时非常的热 , 但是因为后续没有能量来源 , 它会因为不断的辐射能量而逐渐冷却 。 这意味着 , 从最初的高色温 , 会经由它的辐射 , 随着时间的推移会减少和转红 。 在很长的一段时间里 , 白矮星会冷却 , 其物质将从核心开始结晶 。 这颗恒星的低温意味着它将不再发出显著的热量或光 , 最终将成为冷的黑矮星 。 因为白矮星达到这种状态所要经历的时间 , 经由理论推算 , 比当前的宇宙年龄(约138亿年)还要长 , 所以认为还没有黑矮星存在 。 最古老的白矮星仍然在几千度K的温度辐射出能量 。