钱德拉塞卡尔极限-白矮星和黑洞

小詠。

作者：天文在线
简介： 钱德拉塞卡极限是由电子兼并物质构成的物体质量上限，电子简并物质是一种由浸入电子气体中的原子核构成的致密物质形式，可通过热力学方程相关状态变量计算。白矮星是类似太阳的中低质量恒星演化的最终产物。

钱德拉塞卡极限是以少年天才苏布拉马尼扬?钱德拉塞卡命名的。他在二十岁生日前就拿到了物理学学位。他被授予印度政府奖学金前往剑桥学习，1930年的秋天他登船前往英国游学。仍然在他二十岁生日之前，他在船上做了大量工作，之后他将会因此被授予诺贝尔奖。

钱德拉塞卡极限是可以通过电子简并压力抵抗引力坍塌最大的不回转的质量。电子简并压力是泡利不相容原理的结果，泡利不相容原理阐述了同一时间不能有两个费密子处于相同的状态。通过这种压力提供的力量限制了物质，不通过将其压入中子星或黑洞，就可以被挤压到一起的程度。公认可达到1.44倍太阳的质量时。因为白矮星是由简并电子组成的，没有不回转的的白矮星的质量能超过钱德拉塞卡极限。钱德拉塞卡极限类似于中子星的托尔曼-奥本海默-沃尔科夫极限。

恒星内部结构

图片来自：维基百科

白矮星是小中质量的行星，像我们的太阳，演变的最终产物。对于质量超过钱德拉塞卡极限的白矮星来说，简并电子压力不足以抵抗重力作用下星球进一步陷入中子星和黑洞。

星体通过核聚变产生能量，从较轻的成分中产生出较重的。反应产生的热量防止了天体引力坍塌。随时间过去，星体产生由中心核温度不足以熔化的成分组成的中心核。对于主星序的质量小于8个太阳质量的星体，核的质量会持续小于钱德拉塞卡极限，最终它们会失去质量变成星云，直到只留下核，变成白矮星。质量更大的星体会发展成简并核，简并核的质量会一直增大，直到超过极限。此时星体会发生爆炸，形成核心坍缩的超新星，留下中子星或者黑洞。

钱德拉塞卡尔极限是分析星体进化与死亡的基础。

钱德拉塞卡尔极限是如何计算的？

钱德拉塞克极限是通过相关状态变量的热力学公式进行计算的。但是由于它并不能解释电子接近光速的后果，所以它仍是非相对论情形。

我们可以看到，非相对论情形并不会产生一个结果，因为它不考虑电子的相对质量。

图片来自：维基百科

钱德拉塞卡尔极限在天体物理学中的重要性

星体的形成以核裂变为基本特征，所以钱德拉塞卡尔极限在星体的研究中至关重要。

中子星

如果一个主序星没有失去足够的质量使它低于钱德拉赛卡尔极限，它会变成一颗中子星；电子简并压力并不足以阻止它塌陷。有趣的是，重力势能的减少会释放出大量能量，通常大约在10^46焦耳。

生命

钱德拉塞卡极限也被称为使生命成为可能的阈值。如果没有超新星爆炸，比氢和氦更重的元素——如生命所必需的碳、氧和氮——会永远被困在恒星中。要形成岩质行星，还需要向宇宙提供足够多的岩质物质，而这些恒星可以通过超新星释放出相当数量的岩质物质。

作者: Tim Trott

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原文地址：今日头条  ,无意在网上看到这篇文章，深有同感。所以分享。