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第151章 抵抗重力崩溃

精星灵,曰:“亮度240000000cd/m 2。所以白矮星通常都由碳和氧组成。但也有可能核心的温度可以达到燃烧碳却仍不足以燃烧氖的高温,这时就能形成核心由氧、氖和镁组成的白矮星。偶尔有些由氦组成的白矮星,不过这是由联星的质量损失造成的。”

月净威,哈佛大学科学家,道:“质量2.213248万亿吨。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重力崩溃,而是由极端高密度的物质产生的电子简并压力来支撑。物理学上,对一颗没有自转的白矮星,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爆炸成为一颗Ia超新星。”

精星灵,曰:“表面温度约100,000 K(99800摄氏度)。白矮星形成时的温度非常高,但是因为没有能量的来源。因此将会逐渐释放它的热量并解逐渐变冷(温度降低),这意味着它的辐射会从最初的高色温随着时间逐渐减小并且转变成红色。经过漫长的时间,白矮星的温度将冷却到光度不再能被看见,而成为冷的黑矮星。但是,现在的宇宙仍然太年轻(大约137亿岁),即使是最年老的白矮星依然辐射出数千K的温度,还不可能有黑矮星的存在。”

月净威,哈佛大学科学家,道:“特质低光度、高密度、高温度。”

精星灵,曰:“特点,呈白色、体积比较矮小。”

月净威,哈佛大学科学家,道:“基本参数。白矮星的表面重力等于地球表面的10亿倍。在这样高的压力下,任何物体都已不复存在,连原子都被压碎了:电子脱离了原子轨道变为自由电子。”

精星灵,曰:“表面重力。”

月净威,哈佛大学科学家,道:“体积。体积小,它的半径接近于行星半径,平均小于10的3次方千米。”

精星灵,曰:“光度。光度即恒星每秒钟内辐射的总能量,即恒星发光本领的大小。白矮星的光度非常小,是正常恒星平均的10的3次方分之一。”

月净威,哈佛大学科学家,道:“质量。质量为2.213248万亿吨。”

精星灵,曰:“密度。白矮星密度高达1,000,000 g/cm3(地球密度为5.5g/cm3),一颗与地球体积相当的白矮星(比如说天狼星的邻星Sirius B)的表面重力约等于地球表面的18万倍。”

月净威,哈佛大学科学家,微微一笑,笑着说道:“温度。白矮星的表面温度很高,平均为10的4次方℃。”

精星灵,曰:“磁场。白矮星的磁场高达10的5次方--10的7次方高斯。”

月净威,哈佛大学科学家,道:“天体特征。”

精星灵,曰:“数量。人们已经观测发现的白矮星有1000多颗。天狼星(Sirius)的伴星是第一颗被人们发现的白矮星,也是所观测到的最亮的白矮星(8等星)。1982年出版的白矮星星表表明,银河系中有488颗白矮星,它们都是离太阳不远的近距天体。根据观测资料统计,大约有3%的恒星是白矮星,但理论分析与推算认为,白矮星应占全部恒星的10%左右。”

月净威,哈佛大学科学家,道:“螺旋。在大约1,600光年远的一个叫做J0806的非常著名的双星系统里,两个致密的白矮星每321秒绕各自的轨道旋转一周。钱德拉天文台天文学家的X射线波段数据分析反驳了一个已经给人留下深刻印象的观点:这两颗白矮星的短轨道周期处于一种稳定的状态,当他们的螺旋凑的越近,他们的周期越短。即使它们是分开有80,000公里的两个星(地球与月亮的距离是400,000 公里),它们也注定要合并的。根据这个艺术家般的观点描述,著名的J0806系统螺旋毁灭的原因便是同爱因斯坦相对论中预言的那样:白矮星由于重力波产生的影响而最终丧失它的轨道能量。事实上,J0806可能是我们银河系重力波最明亮的光源之一,可以直接利用未来设立在太空的重力波工具捕获。”

精星灵,曰:“天体演变。电子简并压与白矮星强大的重力平衡,维持着白矮星的稳定。当白矮星质量进一步增大,电子简并压就有可能抵抗不住自身的引力收缩,白矮星还会坍缩成密度更高的天体:中子星或黑洞。对单星系统而言,由于没有热核反应来提供能量,白矮星在发出光热的同时,也以同样的速度冷却着。经过数千亿年的漫长岁月,年老的白矮星将渐渐停止辐射而死去。它的躯体变成一个比钻石还硬的巨大晶体——黑矮星而永存。而对于多星系统,白矮星的演化过程则有可能被改变(例如双星)。”

月净威,哈佛大学科学家,道:“发现历史。第一颗被发现的白矮星是三合星的波江座 40,它的成员是主序星的波江座 40A,和在一段距离外组成联星的白矮星波江座 40B和主序星的波江座 40C。波江座 40B和波江座 40C这一对联星是威廉·赫歇尔在1783年1月31日发现的,它在1825年再度被Friedrich Georg Wilhelm Struve观测,1851年被Otto Wilhelm von Struve观测。在1910年,亨利·诺瑞斯·罗素、爱德华·皮克林和威廉·佛莱明发现他有一颗黯淡不起眼的伴星,而波江座 40B的光谱类型是A型或是白色。1892年,Alvan Graham Clark发现了天狼星的伴星。根据对恒星数据的分析,这个伴星的质量约一个太阳质量,表面温度大约25000K,但是其光度大约是天狼星的万分之一,所以根据光度和表面积的关系,推断出其大小与地球相当。这样的密度是地球上的物质达不到的。1917年,Adriaan Van Maanen发现了目前已知离太阳最近的白矮星Van Maanen星。在1917年,范·马南发现了一颗孤独的白矮星,被称为范马南星。这三颗白矮星,最早发现的,是所谓的经典的白矮星。终于,有许多的黯淡的白色恒星被发现,它们都有高自行,表示都是紧邻地球的低光度天体,因此都是白矮星。威廉·鲁伊登在1922年要说明这种天体时,似乎是第一个使用白矮星这个名词的人,稍后这个名词经亚瑟·爱丁顿而通俗化了。在二十世纪初由Max Planck等人发展出量子理论之后,Ralph H. Fowler于1926年建立了一个基于费米-狄拉克统计的解释白矮星的密度的理论。1930年,苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡(印度)发现了白矮星的质量上限(钱德拉塞卡极限),并因此获得1983年的诺贝尔物理学奖。尽管有各种的怀疑,第一颗非经典的白矮星大约直到1930年代才被辨认出来。在1939年已经发现了18颗白矮星,在1940年代,鲁伊登和其他人继续研究白矮星,到1950年发现已经超过一百颗的白矮星,到了1999年,这个数目已经超过2,000颗之后的史隆数位巡天发现的白矮星就超过9,000颗,而绝大多数都是新发现的。”

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