低光度、高密度、高温度是白矮星的主要特征。白矮星属于恒星,它的颜色呈白色,而且体积比较矮小,因此而得名。白矮星是恒星演化到末期的结果,它主要由碳构成,外部覆盖了一层氢气与氦气。白矮星经过了亿万年的时间冷却变暗。它虽然有着小体积和低亮度,但是它的密度高,质量大。根据天文学家对白矮星的观测,发现它们都是离太阳不远的近距离天体。根据相关观测资料的理论分析与推算,白矮星的数量应该在所有恒星当中占到10%左右。中低质量的恒星一旦度过生命期的主序星阶段,并且结束以氢聚变反应之后,便会在核心进行氦聚变。这是一种将氦燃烧成碳和氧的三氦聚变过程,恒星经过这个过程最终会膨胀成为一颗红巨星。
当红巨星的外部区域以一定的加速度膨胀时,氦核会受反作用力发生强烈向内收缩的状况。再加上被压缩的物质不断加热,最终会使内核温度超过1亿度。这个时候氦开始聚变成碳。经过几百万年的演变,氦核会燃烧殆尽,这就使得恒星的结构组成不再那么简单。虽然在它的外壳仍然是以氢为主的混合物,但是它的下面已经有了一个氦层。而且在氦层的内部还埋着一个碳球,这使得核反应的过程变得更加复杂。中心附近的温度会持续上升,这最终使得碳转变为其他的元素。
当红巨星外部开始发生不稳定的脉动震荡情况时,恒星的半径会时而变大,时而缩小。这个时候稳定的主星序恒星会转变为极不稳定的巨大火球,而火球内部的核反应也会越来越趋于不稳定。忽而变得强烈,忽而变得微弱。其实此时的恒星内部核心实际密度已经增大到每立方厘米10吨左右的厚度,也就是说红巨星的内部已经开始诞生了一颗白矮星。同时当恒星的不稳定状态达到一个极限程度之后,红巨星会进行一定程度的爆发,把核心以外的物质都抛离恒星的本体,物质向外扩散成为星云,其残留下来的内核就是我们所看到的白矮星。
白矮星通常是由碳和氧组成的,但白矮星核心的温度也可以达到燃烧碳却不足以燃烧氖
的温度。这个时候就能形成核心由氧、氖、镁组成的白矮星。偶尔会有一些由氦组成的白矮星,不过这些白矮星的形成是由于联星的质量损失造成的。白矮星形成之后其内部不再有物质进行核聚变反应,因此恒星不会再有能量产生。这个时候它不再有核聚变的热来抵抗重力崩溃的状况,而是由极端高密度的物质产生的电子简并压力来支撑这一重力崩溃。在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1.4倍太阳质量的白矮星。许多白矮星的质量几乎都接近这个极限的质量,有时经由伴星的质量传递过程,白矮星可能经由碳引爆过程最终爆炸成为一颗特殊的超新星。 |