白矮星内部有什么东西使它如此致密科学解释(白矮星内部结构)

导语：白矮星内部有什么东西，使它如此致密？科学家：是恒星密集的尸体

恒星可以说是宇宙内部相对独立系统中最为核心的天体了，就像太阳系中的太阳一样，它占据了整个恒星系质量的99.86%。由于恒星在形成时吸聚了周围巨量的星际物质，在引力作用下不断发生坍缩，从而核心处的温度和压力逐渐增高，达到一定极限后，便会在量子隧穿效应的加持下发生核聚变反应，形成向外发光发热的炙热天体。

白矮星的形成

宇宙中的恒星有大有小，其中质量非常巨大的恒星，最终在生命周期结束以后，会经历超新星爆炸，最后演化为中子星或者黑洞，但是像这样的恒星，在宇宙所有恒星阵营中所占比例是非常小的。据科学家们测算，只有大约3%，而其余的中小质量恒星（主序期质量为太阳质量8倍以内），在生命末期会演化为白矮星。

质量巨大的恒星，由于内部核聚变反应的程度异常剧烈，虽然组成物质非常丰富，体积和质量非常大，寿命却相对较短，比如作为黄矮星的太阳，其寿命大约为100亿年，而那些质量巨大的蓝矮星，寿命却只有几亿年甚至几千万年，它们主序期结束后基本上都会经历超新星爆炸，一方面残留的内核继续坍缩形成中子星或者黑洞，另一方面通过爆炸将原有恒星表层物质全部抛洒在宇宙空间中，为下一代恒星以及行星的形成提供物质基础。

只有那些鼎盛时期质量在8倍太阳以下的恒星，在生命结束时才会采取比较“稳重”的方式，先是内部核聚变停止后，在外层引力作用下发生剧烈的坍缩，然后重启内核更为剧烈的核聚变，推动恒星表层物质急速发生膨胀，形成红巨星，再接下来，恒星的外层将脱落形成一个被称为行星状星云的环，留下的核心将是一颗白矮星，也就是一颗没有发生氢聚变的恒星“外壳”。

在理论上，还有一类质量更小的恒星，比如红矮星，在生命末期不会进入红巨星的状态。它们只是“燃烧”掉了所有的氢，慢慢地以白矮星形式结束自己的生涯。然而，由于红矮星消耗它们的燃料的速率，相对于其它恒星来说，实在太慢了，往往需要数万亿年的时间，这个时间长度远远超过了宇宙138亿年的年龄，所以理论上现在宇宙中还没有红矮星变成白矮星的事件发生。

白矮星的基本特征

从温度和光度来看，白矮星的表面温度要比太阳高出很多，达到惊人的10万摄氏度，但是即使拥有这样的温度，它的光度却很低，因为其尺寸太小了，只有地球般大小。

从密度来看，由于白矮星的质量和太阳类似，但是体积只有地球般大，所以它的平均密度非常大，是宇宙中密度最大的天体之一，仅次于黑洞和中子星。通过测算，地球大小的白矮星，其表面的重力加速度将是地球的35万倍，假设一个70公斤的人站在白矮星表面，那么他所受到的重力将达到24500000公斤！

白矮星之所以能达到如此惊人的密度，是因为它们在坍缩过程中，其中的物质被压缩得非常紧密，以至于电子都被挤压在一起，形成了所谓的“电子简并态物质”。由于恒星内部核聚变停止，向外的辐射压消失，恒星外层物质推动着整个星体迅速、剧烈地向内发生坍缩，直至电子与电子之间提供足够的向外压力来阻挡这种收缩。

恒星的质量越大，向内的压力就会越大，所以质量较大的白矮星比质量较小的白矮星的半径更小。当形成白矮星以后，残余的质量不会超过太阳质量的1.4倍，否则向个的压力就会更大，电子简并压也阻挡不了这种压力，只能继续继续坍缩为中子星甚至黑洞。

宇宙中的很多恒星，都拥有自己的行星系统。因此，当恒星进入生命尾声膨胀为红巨星时，会吞噬离它较近的行星，所以红巨星阶段之后演化成的白矮星，其表层的大气物质并不纯粹，往往会含有1%-3%的行星物质。所以，但凡发现白矮星的恒星系统，都表明其前身都经历了红巨星的膨胀阶段，大量中、近距离的行星往往都会被吞噬掉，这也是为什么科学家们在寻找类地宜居行星时，不会将白矮星作为搜寻目标的原因。

白矮星还可以继续“升级”

白矮星，当然也只是恒星整个生命周期的一个阶段，也没有达到最终的归宿，在恒星经历白矮星之日算起，恒星将会变得越来越“默默无闻”，当原有剩余的能量慢慢辐射出去之后，最后归于沉寂，形成只是由低温简并电子气体组成的天体，科学家们将这个最终的归缩称为黑矮星，这是一种假设中的天体形态，因为从白矮星演化为黑矮星的时间太长，超过了宇宙现有的年龄，所以现在宇宙中也没有一个黑矮星。

不过，白矮星也有“调皮”的时候，比如存在一个双恒星系统，其中一个演化为了白矮星，另外一个是它的伴星，由于体积小还处于主序期，白矮星则有机会把伴星的部分物质吸引过来，从而作为自己的组成，不断壮大自己的规模，当质量增加到一定程度以后，白矮星则会继续发生坍缩，突破电子简并压的阻挡，形成密度更大的一种天体-中子星，实现了华丽的升级与蜕变。

如果白矮星吸收物质的规模更加巨大，那么则有一定的几率产生更为爆炸性的结果，那就是Ia型超新星，由于温度和压力升高得太快，在恒星的表层以及中部某些区域，形成了不可控的超强核聚变反应，从而引发了剧烈的超新星爆炸，从而将原来的白矮星摧毁，在宇宙空间中形成一道绚烂的烟花。

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