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白矮星的秘密!科学趣探索,带你了解浩瀚星海

2020/7/1 12:23:23 来源:科学小木屋 浏览:

宇宙中可谓星罗棋布,每颗恒星都因其核聚变反应而闪闪发光,在漫长的宇宙长河中,既有新的恒星诞生,也有古老的恒星死亡,而一颗垂死恒星的命运需要取决于它的质量,少数质量相对较大的恒星在死亡之后将会变成中子星或黑洞,不过绝大多数恒星在其死亡之后将会变成炽热的发光球体,在经历数十亿年的衰减之后,它们会慢慢冷却下来并最终在宇宙中消失,于是科学家们便将这些演化到末期的恒星称之为白矮星。

恒星因发生核聚变反应而发光,而这一过程是将两个原子融合在一起,显然这需要足够大的能量才能完成。从这点来看,也就不难解释为什么质量大的恒星可以发生原子融合的反应而质量小的行星却很难做到的原因了。由于恒星的质量巨大,以至于其自身的引力可以将它上面的物质挤压在一起,从而发生核聚变,一般情况下这种核聚变反应主要发生在恒星的核心位置,不过也有发生在其核心周围壳层之中的情况。随着恒星年龄的增长,核聚变会产生不同的化学元素,这一过程称之为恒星演化。在这个过程中,恒星的体积、温度和成分都会发生变化,但对于每一颗恒星来说,只有当其自身引力不再能维持核聚变的条件时,该反应过程才最终宣告结束。

由于核聚变不会产生向外的压力,所以恒星在其重力的作用下会产生收缩,并释放出大量的光和热,所以当你观测到一个明亮的热物质的小球漂浮在寒冷的宇宙空间中时,那很可能就是白矮星。由于太空环境接近于绝对零度,所以随着时间的流逝,白矮星也会慢慢地冷却下来,并逐渐变暗,但是这一过程将会维持数十亿年的时间,甚至要比现在的宇宙年龄还要长!但总有一天,在太空中的某个地方,白矮星的光会熄灭,剩下的部分则会成为一个暗物质的死球,我们将其称之为黑矮星。

通常情况下白矮星的质量可以高达1.44个太阳质量,这个值被称为钱德拉塞卡极限(以印度裔美籍天文物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡命名)。在白矮星上面,强大的引力将恒星物质紧密地压缩在一起,这个时候你会接触到泡利不相容原理,这一原理隶属于量子力学范畴,其内容大致为:两个相同的粒子不能同时占据空间中的同一个位置。对于白矮星来说,正是因为泡利不相容原理的作用,从而阻止了白矮星的进一步收缩。

对于宇宙之中的白矮星来讲,你又如何发现并观察它们呢?一种方法是在已知的恒星附近来寻找白矮星,比如说,夜空中最亮的恒星天狼星就有一个白矮星的“邻居”,我们称之为天狼星B。另一种可以找到白矮星的方法,则是通过观测行星状星云来确定白矮星,本文中我们曾提到,核聚变不仅可以发生在恒星核心位置,也可以发生在核心周围的壳层中,当恒星开始死亡时,会产生一种叫做热脉冲的冲击波,它会将恒星的许多物质推向太空,进而形成了一个极为壮观的行星状星云的画面,而行星状星云这个名字则是由两百多年前的英国天文学家弗里德里希·威廉·赫歇尔命名的,当时他认为行星状星云看起来与行星非常相似,所以当你在太空中观测到一个行星状星云时,很有可能你会在其中发现一颗白矮星。

据推测,银河系中90%以上恒星的最终命运都会变成白矮星,正如我国古代先人所讲:性者,万物之本也,不可长,不可短,因其固然而然之,此天地之数也。也许这就是天地之间的定数吧,不然呢?欢迎在评论区留言讨论!

看看网友怎么说

一针见血:白矮星阶段可能是核裂变过程,恒星是核聚变过程

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