白矮星是一颗星球的中年还是老年,为什么?

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简单来说,白矮星是宇宙中大多数恒星演化周期的最后阶段,它们算作是恒星的“末年”。恒星将会怎样演化,取决于它们的起始质量。至少在银河系中,大约有98%的恒星所拥有的质量都是小于8倍太阳质量,其中就包括我们的太阳,这意味着它们最终都会演变为白矮星。那么,白矮星是怎么回事呢?恒星在主序阶段时,内部会不断发生核聚变反应,由此释放出的辐射压能够平衡恒星本身的巨大重力压缩。但到了后期,由于可用的核燃料消耗殆尽,平衡被打破,强大的重力会不断压缩核心物质,最终压碎了原子核外的电子壳层,使得原子核堆积在一起,电子在原子核之间自由运动。由于电子简并压力的存在,重力压缩将会停止,最终形成了由电子简并物质组成的天体,这就是白矮星。由于物质被高度压缩,所以白矮星的尺寸很小,例如,地球尺寸的白矮星拥有的质量与太阳相当。

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刚刚形成的白矮星具有相当高的温度,目前已知的表面温度可达20万度,它们在很长一段时间内还能继续发光发热。直至经历了漫长的冷却之后,白矮星发出的光和热将会变得极度微弱而无法被探测到,最终的形态就被称作黑矮星。但这个过程所需的时间比现在的宇宙年龄(138亿年)还长,所以目前宇宙中只有白矮星,而黑矮星还未曾出现。

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不过,白矮星还有其他结局。如果白矮星周围有一颗恒星与它的距离小于洛希瓣,那么,白矮星将会吸取伴星的物质而逐渐变重。直到质量增加到钱德拉塞卡极限,超重的白矮星会因为强烈的引力坍缩而发生猛烈爆炸,成为绚丽的Ia型超新星。