什么是白矮星（什么是白矮星和黑矮星）

今天给各位分享什么是白矮星的知识，其中也会对什么是白矮星和黑矮星进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！

白矮星是什么

白矮星（white dwarf），也称为简并矮星，是由简并态物质构成的致密天体。它们的密度极高，一颗质量与太阳相当的白矮星体积只有地球一般的大小，微弱的光度则来自过去储存的热能。

在太阳附近的区域内已知的恒星中大约有6%是白矮星。这种异常微弱的白矮星大约在1910年就被亨利·诺利斯凯凯宏·罗素、爱德华·皮克林和威廉敏娜·弗莱明等人注意到, 白矮星的名字是威廉·鲁伊登在1922年取的。

白矮星被认为是中、低质量恒星演化阶段的最终产物，在我们所属的星系内97%的恒星都属于这一类。中低质量的恒星在渡过生命期的主序星阶段，结孙氏束以氢融合反应之后，将在核心进行氦融合，将氦燃烧成碳和氧的3氦过程，并膨胀成盯册为一颗红巨星。如果红巨星没有足够的质量产生能够让碳聚变的更高温度，碳和氧就会在核心堆积起来。在散发出外面数层的气体成为行星状星云之后，留下来的只有核心的部分，这个残骸最终将成为白矮星。因此，白矮星通常都由碳和氧组成。但也有可能核心的温度可以达到使碳聚变却仍不足以使氖聚变的高温，这时就能形成核心由氧、氖和镁组成的白矮星。同样的，有些由氦组成的白矮星是由联星的质量损失造成的。

白矮星的内部不再有物质进行核聚变反应，因此不再有能量产生，也不再由核聚变的热来抵抗重力崩溃；它是由极端高密度的物质产生的电子简并压力来支撑。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的最大质量是1.4倍太阳质量，也就是钱德拉塞卡极限。许多碳氧白矮星的质量都接近这个极限的质量，通常经由伴星的质量传递，可能经由所知道的碳引爆过程爆炸成为一颗Ia超新星。

白矮星形成时的温度非常高，目前发现最高温的白矮星是行星状星云NGC 2440中心的HD 62166，表面温度约200,000K，但是因为没有能量的来源，因此将会逐渐释放它的热量并且逐渐变冷，这意味着它的辐射会从最初的高色温随着时间逐渐减小并且转变成红色。经过漫长的时间，白矮星的温度将冷却到光度不再能被看见，成为冷的黑矮星。但是，现在的宇宙仍然太年轻（大约137亿岁），即使是最年老的白矮星依然辐射出数千度K的温度，还没有黑矮星的存在。

白矮星是什么?

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问题描述:

请问白矮星的具体概念是什么?

解析:

白矮星是一种很特殊的天体，它的体积小、亮度低，但质量大、密度极高。比如天闷竖纯狼星伴星（它是最早被发现的白矮星），体积比地球大不了多少，但质量却和太阳差不多！也就是说，它的密度在1000万吨/立方米左右。

根据白矮星的半径和质量，可以算出它的表面重力等于地球表面的1000万－10亿倍。在这样高的压力下，任何物体都已不复存在，连原子都被压碎了：电子脱离了原子轨道变为自由电子。

白矮星是一种晚期的恒星。根据现代恒星演化理论，白矮星是在红巨星的中心形成的。

当红巨星的外部区域迅速膨胀时，氦核受反作用力却强烈向内收缩，被压缩的物质不断变热，最终内核温度将超过一亿度，于是氦开始聚变成碳。

经过几百万年，氦核燃烧殆尽，现在恒星的结构组成已经不那么简单了：外壳仍然是以氢为主的混和物；而在蚂咐它下面有一个氦层，氦层内部还埋有一个碳球。核反应过程变得更加复杂，中心附近的温度继续上升，最终使碳转变为其他元素。

与此同时，红巨星外部开始发生不稳定的脉动振荡：恒星半径时而变大，时而又缩小，稳定的主星序恒星变为极不稳定的巨大火球，火球内部的核反应也越来越趋于不稳定，忽而强烈，忽而微弱。此时的恒星内部核心实际上密度已经增大到每立方厘米十吨左右，我们可以说，此时，在红巨星内部，已经诞生了一颗白矮星。

白矮星的密度为什么这样大呢？

我们知道，原子是由原子核和电子组成的，原子的质量绝大部分集中在原子核上，而原子核的体积很小。比如氢原子的半径为一亿分之一厘米，而氢原子核的半径只有十万亿分之一厘米。假如核的大小象一颗玻璃球，则电子轨道将在两公里以外。

而在巨大的压力之下，电子将脱离原子核，成自由电子。这种自由电子气体将尽可能地占据原子核之间的空隙，从而使单位空间内包含的物质也将大大增多，密度大大提高了。形象地说，这时原子核是“沉浸于”电子中。

一般把物质的这种状态叫做“简并态”。简并电子气体压力与白矮星强大的重力平衡，维持着白矮星的稳定。顺便提一下，当白矮星质量进一步增大，简并电子气体压力就有可能抵抗不住自身的引力收缩，白矮星还会坍缩成密度更高的天体：中子星或黑洞。

对单星系统而言，由于没有热核反应来提供能量，白矮星在发出光热的同时，也以同样的速度冷却着。经过一百亿年的漫长岁月，年老的白矮星将渐渐停止辐射而死去。纤锋它的躯体变成一个比钻石还硬的巨大晶体——黑矮星而永存。

而对于多星系统，白矮星的演化过程则有可能被改变。（参看“双星”）

什么是白矮星和中子星？

白矮星和中子星都是恒星演化的终极产物。

白矮星是小质量恒星演化后的产物，主要由碳构成。当一颗小质量恒星（7倍以下太阳质量）演化到老年时，其外层气体会向外膨胀，成为一颗红巨星，但其内核却会因重力作用而向内收缩。当它的外层高温气体消散在宇宙空间后，其高温内核就会暴露出来，这就是白矮星。白矮星的质量上限大约为1.44倍太阳质量。这个质量限度称为“钱德拉塞卡极限”。

白矮星以体积小，高温度，亮度低谨知尺，密度高，质量大为其特点。一颗典型的白矮星的大小与地球相当，但其物质以电子简并态存在，密度可达1吨/立方厘米；其温度可超过1万度，所以呈白色；由于尺度太小，所以亮度极低，不用天文望远镜是看不到的。正是因为它的密度极高，一颗为地球大小的白矮星，其质量却与太阳相当。

白矮星上已经没有了核聚变反应，其辐射能量都来自于它保留下来的原来恒星的能量，随着它向宇宙空间辐射光和热，白矮星的温度会逐渐降低，颜色也会越来越暗，直到成为一颗不能发光发热的结晶型黑矮星。由于白矮星的发光面积小，它的热量散失非常慢。科学家认为，从宇宙大爆炸发生以来，宇宙中还没有一颗白矮星完全冷却为黑矮星。

太阳演化的最终结局就是一颗白矮星。

不同质量恒星的演化

中子星也是恒星演化到终极时的产物。但中子星是中等质量恒星的最终结局。它也是在老年恒星的中心形成的。只不过能够形成中子星的恒星，其质量更大。根据科学家的计算，当老年恒星的质量为太阳质量的约8~30倍时，它就有可能最后变为一颗中子星，而质量小于8个太阳的恒星往往只能变化为一颗白矮星。当一颗大质量恒星演化到末期，经由重力崩溃发生超新星爆发之后，恒星核在内爆下继续被压缩，把电子也压缩进原子核，与质子结合转化为中子，这个恒星核就会演变为一颗中子星，而其外层物质则被超新星爆发完全抛离了。

中子星的密度极高，是除黑洞外密度最大的星体，密度为每立方厘米8^14~10^15克，相当于每立方厘米重1亿吨以上，最大可达10亿吨/立方厘米。此密度也就是原子核的密度，因此，中子星也可以看作是一个巨大的原子核。

中子星的温度比白矮星还要高，表面温度可超过1000万摄氏度，内部温度更可达60亿摄氏度。但中子星更小，据计算，典型中子星的直径为20公里，且其直径不能超过30公里。一颗典型的中子星质量介于太阳质量的1.35到2.1倍，最大不能超过太阳质祥高量的3.2倍。中子星的这个质量上限称为“奥本海默极限”。

当恒星收缩为中子星后，因为角动量守恒，它的自转就会加快，能达到每秒几圈到几十圈。同时，收缩使中子星磁场增强，成为一块极强的“磁铁”，这块“磁铁”在它的某一部分向外发射出电波。当它快速自转时，就像灯塔上的探照灯那样，有规律地不断向地球扫射电波。此时的中子星也叫“脉冲星”。

当发射电波的那部分对着地球时，我们就收到电波；当这部分随着星体的转动而偏转时，我们就收不到电波。所以，我们收到的电波是间猛手歇的。这种现象又称为“灯塔效应”。

中子星的“灯塔效应”

关于中子星的结构目前知道得还不是很清楚。其可能的结构为，一个典型中子星的半径只有10千米左右。中子星外部是一个固态的铁的外壳，大约厚1千米，密度在10^11~10^14克/立方厘米之间；内部几乎完全是中子组成的流体，密度为10^14~10^15克/立方厘米

中子星可能的结构

与白矮星一样，中子星也并不是恒星的最终状态，它还要进一步演化。由于它温度很高，能量消耗也很快，因此，它通过减慢自转以消耗角动量维持光度。当它的角动量消耗完以后，中子星将变成不发光的黑矮星。

什么是白矮星？

     白矮星是一种由简并态物质组成的小型致密星，因此又称为简并矮星，它们是通过电子简并压和自身引力相平衡的方式维持自身结构的稳定。白矮星的主要成分是碳、氧的原子核以及电子，还有少量的氦、氖元素，它们的主要特征是高密度、伍棚高温、低光度，存在一个质量上限——钱德拉塞卡极限，其数值约等于1.4个太阳质量。

白矮星内部结构

     通常认为白矮星是小质量恒星演化的结果，当恒星演化至红巨星阶段末期，由于内部核燃料即将消耗殆尽，从而无法维持结果的稳定，因此星体在自身引力的作用下剧烈收缩，结果可能会引发新星或者超新星事件睁橘余将一部分质量抛射进宇宙空间，但是由于恒星本身质量不高悉滚，因此引力无法使大部分原子核解体病形成大量的中子，因此最终演化的残骸将会达到电子简并压和引力的平衡，白矮星就这么形成了。

     白矮星的科学意义非常重大。首先，白矮星的存在证明了现有的小恒星演化模型的正确，从而间接证明了引力理论和量子相变理论的正确性；其次，白矮星为我们研究元素（主要是碳、氧）的起源提供了重要线索；再次，白矮星也为我们研究其他种类的致密星（例如中子星和黑洞）提供了重要的参考。

白矮星与地球的体积对比

白矮星是什么？

白矮星，之所以说它“白”，是因为它的颜色呈白色。“矮”，自然是指它的体积，它的体积非常矮小，甚至比月球还小，不像超新星那样光彩夺目，显得低调，由此得名白矮星。白矮星是一种低光度、高密度、高温度的恒星，是在恒星的晚年红巨星的中心形成的。

白矮星产生于当红巨星中心，就像红巨星的宝运渗衡宝一样。当恒星演化到红巨星时，它的外部区域迅速膨胀，氦核受反作用力却强烈向内收缩，被压缩的物质不断变热，最终内核温度将超过1亿℃，于是氦开始聚变成碳。经过几百万年，氦核燃烧殆尽，现在恒星的结构组成已经不那么简单了：外壳仍然是以氢为主的混合物，而在它下面有一个氦层。氦层内部还埋有一个碳球。核反应过程变得更加复杂，中心附近的温度继续上升，最终使碳转变为其他元素。

与此同时，红巨星外部开始发生不稳定的脉动振荡：恒星半径时而变大，时而又缩小，稳定的主星序恒星变为极不稳定的巨大火球，火球内部的核反应也越来越趋于不稳定，忽而强烈，忽而微弱。此时的恒星内部核心实际上密度已经增大到每立方厘米10吨左右，我们可以说，此时，在红巨星内部，已经诞生了一颗白矮星。

由于引力在收缩过程中释放出很大的能量，致使白矮星白热化，表面温度能高达1万℃以上。这就是白矮星发白光的原因。

白矮星的体积小，它的半径接近于行星半径，平均小于103千米；光度旁做非常小，要比正常恒星平均暗103倍；质量小于1.44个太阳质量，密度却高达106～107克／立方厘米，根据白矮喊首星的半径和质量，可以算出它的表面重力等于地球表面的1000万～10亿倍。在这样高的压力下，任何物体都已不复存在，连原子都被压碎了：电子脱离了原子轨道变为自由电子；白矮星的表面温度很高，平均为103℃；白矮星的磁场高达105～107高斯。

白矮星

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