张延年
解密暗物质珍藏版第287集-白矮星是恒星的尸体
2025-10-30 20:20
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解密暗物质珍藏版第287-白矮星是恒星的尸体

解密暗物质共有400集,此为第287集。

中低质量的恒星在渡过生命期的主序星阶段,结束氢聚变反应之后,将在核心进行氦聚变,将氦聚变成碳和氧,并膨胀成为一颗红巨星。当红巨星的外部区域迅速膨胀时,氦核受反作用力而强烈向内收缩,被压缩的物质不断变热,最终内核温度将超过一亿度,于是氦开始聚变成碳。经过几百万年,氦核燃烧殆尽,恒星的结构组成已经不那么简单了:外壳仍然是以氢为主的混合物,而在它下面有一个氦层,氦层内部还埋有一个碳球。核反应过程变得更加复杂,中心附近的温度继续上升,最终使碳转变为其他元素。与此同时,红巨星外部开始发生不稳定的脉动振荡。恒星半径时而变大,时而又缩小,稳定的主星序恒星变为极不稳定的巨大火球,火球内部的核反应也越来越不稳定,忽而强烈,忽而微弱。此时的恒星内部核心实际上密度已经增大到每立方厘米十吨左右,此时,在红巨星内部,已经诞生了一颗白矮星。当恒星的不稳定状态达到极限后,红巨星会进行爆发,把核心以外的物质都抛离恒星本体,物质向外扩散成为星云,残留下来的内核就是白矮星。白矮星通常都由碳和氧组成,核心的温度也有可能达到燃烧碳却仍不足以燃烧氖的温度,这时就能形成核心由氧、氖和镁组成的白矮星。

白矮星的内部不再有物质进行核聚变反应,因此恒星不再有能量产生。这时它也不再由核聚变的热来抵抗引力崩溃,而是由极端高密度的物质产生的电子简并压力来支撑。对一颗自转速度较低的白矮星,电子简并压力能够支撑的最大质量是1.4倍太阳质量,也就是钱德拉塞卡极限。许多碳氧白矮星的质量都接近这个极限的质量,有时经由伴星的质量传递,白矮星可能经由碳引爆过程而形成超新星。

总之,恒星逐渐演化,当外壳是以氢为主的混合物,下面有一个氦层,氦层内埋有碳球。碳球中心温度上升,使碳转变为其他元素,形成不稳定的红巨星。红巨星爆发将核心以外物质抛离,残留的内核形成白矮星。白矮星形成时的温度非常高,但因缺乏能量来源,它逐渐释放热量变冷,辐射逐渐减少并转变成红色。经过漫长的时间,白矮星将进一步冷却而成为黑矮星。白矮星往往会成为触发下一个恒星的触发星体,因此在宇宙中很难发现黑矮星。如果白矮星不能成为一个更大恒星的触发星体,那么物质循环将不可逆,宇宙中会散布大量黑矮星。这与事实不符,白矮星会再次吸积并成为恒星,进入到下一个轮回。

下集更精彩,敬请关注!

 

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