白矮星密度是多少 最后的结局是变成黑矮星

伤我心太深

　　白矮星是宇宙中的一种特殊天体。白矮星的体积通常很小，而且亮度也很暗，但是因为密度很大，所以具有极大的质量。1982年，科学家们编制了第一份《白矮星星表》，其中汇集了人类发现的白矮星。在人类居住的银河系中，共有488颗白矮星。从宇宙的宏观角度来说，这些白矮星与太阳的距离都不远。

　　根据目前的天文观测结果，有大约3%的恒星都是白矮星。但是据推算，所有的恒星中有大约10%都是白矮星。我们现在已经发现的白矮星有1000多颗，而且具有相同的特征。白矮星的体积和普通的行星相似，半径平均不到1000千米，而且具有非常小的亮度，比普通的恒星亮度低1000倍。

　　人类发现的最早的白矮星是天狼星的伴星，这颗星球的体积与地球接近，但是却具有和太阳差不多的质量。这就意味着这颗星球的密度约为1000万吨/立方米。我们知道了白矮星的体积和质量后能够计算出该星球表面的重力，这个数值是地球上的重力的1000万～10亿倍。也就是说，任何物质在如此高的压力下都无法保持完整，连原子都会被挤压粉碎。电子不再围绕原子核转动，还成了自由电子。白矮星因为不断向外释放能量，因此表面温度将会降低并冷却，颜色变暗，因此被称为白矮星。






　　白矮星是恒星的生命接近终点时的产物。在现代的恒星演化理论中，白矮星形成于红巨星的中心地带。当红巨星向外膨胀时，星体的内核在巨大的反作用力下向内收缩。星球内部的物质因为压缩导致温度上升，最终会达到1亿摄氏度。在这样的高温下，内核中的氦元素会发生聚变，形成碳元素。几百万年之后，整个内核都被燃烧掉了，这时组成恒星的部分有以下几层。恒星的外壳仍然是一种混合物，以氢元素为主。在这层混合物之下是一个氦元素层，它的内部是一个碳元素球。内部的核聚变反应也变得更复杂，温度变得越来越高，碳也开始转变为其他元素。


　　在红巨星外部，会发生不稳定的震荡。在这种震荡的影响下，恒星的半径忽大忽小，成了一个极不稳定的大火球。星球的内核也非常不稳定，密度已经达到10吨/立方厘米。这时我们就可以认为，在红巨星内部出现了一颗白矮星。我们已经知道，原子核和它外部的电子组成了原子，原子核具有一个原子的绝大部分质量，但是占据的体积很小。在核外空间，电子分布非常分散。但是当红巨星变为白矮星时，因为恒星上的压力是如此之大，原子将被压碎，围绕着原子核旋转的电子都脱离轨道，变为自由电子。

　　这些自由电子将充斥原子核周围的空间，因此极大地提高了整个星球的密度。可以这样说，原子核此刻已经被包围在电子的海洋里了。物质的这种状态被称为简并态。白矮星就在简并态物质和自身拥有的巨大引力共同作用下保持平衡。如果白矮星的质量进一步增大，那么简并态物质就无法与自身引力抗衡，白矮星将继续向内收缩，进而形成密度更高的中子星，甚至形成黑洞。

　　理论上来说，白矮星在经过上千亿年的演化之后，将会彻底冷却，无法发出可见光，这时就会形成黑矮星。但是因为目前我们认为宇宙的年龄只有137亿年，所以白矮星还没有能够进化到那一阶段。


　　在宇宙中，绝大多数恒星都会经历白矮星阶段。很多具有中低质量的恒星在生命走到尽头的时候，都会变为白矮星。同时，因为很多恒星会在经历新星或者超新星爆发的阶段失去外壳，所以很多质量较大的恒星最后也可能演化为白矮星。在双星系统和一些多星系统中，因为星际物质的交换，其中的恒星进化过程和独立存在的恒星可能存在区别。比如我们之前提到的天狼星伴星，它的质量相当于一个太阳，但是天狼星作为伴星系统中的主序星，质量约为太阳的2.3倍。