白矮星

白矮星是一种紧凑的恒星。它们的物质被挤压在一起引力原子拉近,并把它们的电子带走。白矮星的质量与太阳的质量相似,但其体积与地球的体积相似。

白矮星是所有质量不足以成为中子星的恒星的最终进化状态银河系中97%以上的恒星将成为白矮星。§1 主序星的氢融合寿命结束后,它将膨胀为红巨星,它的核心将氧融合。如果红巨星没有足够的质量来融合,在10亿K左右,不活跃的碳和氧会在其中心堆积。脱离外层形成行星星云后,会留下核心,这就是白矮星。

白矮星中的物质不再发生聚变反应,所以恒星没有能量来源。它没有核聚变的热量支持,无法抵御引力塌缩。

像太阳这样的恒星,当燃料耗尽时,就会变成白矮星。在生命即将结束时,它会经历一个红巨星阶段,然后失去大部分气体,直到剩下的气体收缩,成为一个年轻的白矮星。

哈勃空间望远镜拍摄的天狼星A和天狼星B的图像。天狼星B是一颗白矮星,在更亮的天狼星A的左下方,可以看到一个微弱的针状光点。Zoom
哈勃空间望远镜拍摄的天狼星A和天狼星B的图像。天狼星B是一颗白矮星,在更亮的天狼星A的左下方,可以看到一个微弱的针状光点。

白矮星Zoom
白矮星

历程

白矮星是在18世纪被发现的。第一颗白矮星,被称为40 Eridani B,由William Herschel于1783年1月31日发现。p73它是一个名为40 Eridani的三星系统的一部分。

第二颗白矮星于1862年被发现,但最初被认为是一颗红矮星。它是天狼星附近的一颗小恒星。这颗名为天狼星B的伴星,表面温度约为25,000开尔文,因此被认为是一颗热星。然而,天狼星B比主星天狼星A暗淡了约1万倍。科学家发现,天狼星B的质量几乎与太阳的质量相同。这意味着,天狼星B曾经是一颗与我们的太阳相似的恒星。

1917年,Adriaan van Maanen发现了一颗白矮星,这颗白矮星被称为Van Maanen 2,是第三个被发现的白矮星。它是除了天狼星B之外,最接近地球的白矮星。

辐射和温度

白矮星的光度很低(发出的总光量),但核心却非常热,核心可能是107K,而表面只有104K。核心的温度可能是107K,而表面只有104K。

白矮星在形成时是非常热的,但由于它没有能量来源,所以会逐渐辐射掉它的能量而冷却。这意味着它的辐射,使它在开始时呈现蓝色或白色,随着时间的推移而减少。在很长一段时间内,白矮星会冷却到不再发出光的温度。除非白矮星从伴星或其他来源获得物质,否则它的辐射来自于它储存的热量。这是无法替代的。

白矮星冷却缓慢有两个原因。它们有一个极小的表面积来辐射这些热量,所以它们会逐渐冷却,在很长一段时间内保持高温。另外,它们非常不透明。构成白矮星大部分的退化物质会阻止光和其他电磁辐射,所以辐射不会带走很多能量。

最终,所有的白矮星都会冷却成黑矮星,之所以叫黑矮星,是因为它们缺乏创造光的能量。目前还没有黑矮星存在,因为白矮星冷却下来需要的时间比目前宇宙的年龄还要长。黑矮星是指恒星的能量(热和光)全部用完后剩下的东西。

重新点火

白矮星如果得到更多的物质,可能会重新点燃并爆炸成超新星。白矮星保持稳定有一个最大质量。这被称为钱德拉塞卡极限

矮星可能会从一颗伴星吸入物质,例如,使其超过钱德拉塞卡极限。额外的质量会引发碳融合反应。天文学家认为这种重新点燃可能是Ia型超新星的原因。

问题和答案

问:什么是白矮星?
答:白矮星是一种紧凑的恒星,其物质被引力挤压在一起,电子被抽走。

问:白矮星的质量与太阳相比如何?
答:白矮星的质量与太阳的质量相似,但其体积与地球的体积相似。

问:什么类型的恒星会成为白矮星?
答:白矮星是所有质量不足以成为中子星的恒星的最终进化状态。银河系中超过97%的恒星将成为白矮星。

问:红巨星是如何形成的?
答:在一颗主序星的熔氢寿命结束后,它将膨胀形成一颗红巨星,在其核心将氦气熔化为碳和氧。如果它没有足够的质量来融合碳,不活跃的碳和氧就会在其中心堆积。

问:在脱落外层形成行星状星云之后会发生什么?
答:在脱落外层形成行星状星云后,留下的是核心,成为白矮星。

问:白矮星中的物质是否会发生核聚变反应?
答:不,白矮星中的物质不再进行核聚变反应,所以它没有能量来源,也不能用热量来支持它对抗引力塌缩。

问:我们的太阳是如何变成白矮星的?
答:当我们的太阳在其生命末期耗尽燃料时,就会变成白矮星;首先经历红巨星阶段,然后失去大部分气体,直到剩下的气体收缩成年轻的白矮星。

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