登陆注册
15482200000022

第22章 白矮星

游侠引言

白矮星是一种低光度、高密度、高温度的恒星。因为它的颜色呈白色、体积比较矮小,因此被命名为白矮星。

正文

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性。根据现代恒星演化理论,白矮星是在红巨星的中心形成的。

白矮星螺旋

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。

人马座矮星系潮汐带

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。假如核的大小像一颗玻璃球,则电子轨道将在两千米以外。

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。

星云中部有一颗白矮星

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。它的躯体变成一个比钻石还硬的巨大晶体--黑矮星而永存。

美国科学家最近通过观察证实,银河系中一颗白矮星的内核是一块晶体,它有月亮那么大,重量则与太阳相当。

白矮星有着"宇宙时钟"的作用,其特征数据是估算星体和星系年龄的重要参数,这项新发现将有助于"校准"这种"时钟"。

根据现有天文学理论,白矮星是死亡的恒星,体积很小,密度异常大。由于不再发生核聚变,它们渐渐冷却,内部可能会冷凝成固体。

为了证实有关假说,美国哈佛-史密森尼安天体物理中心的天文学家利用世界各地望远镜组成的一个网络,对编号为BPM37093的白矮星进行了持续两周的不间断观察。这颗白矮星是银河系里唯一一颗亮度有规律脉动的白矮星,科学家此前曾猜测它有一个固态的晶体内核。

白矮星亮度的变化由外层非固态物质的对流引起,随着晶体核心越来越大,亮度变化的周期会越来越短。目前,观察白矮星亮度的变化规律是证实其内核为固态的唯一途径。

这颗白矮星的亮度每5到10分钟增强或减弱1%。科学家建立了一个有着晶体内核的白矮星模型,将各项推算数据与实际观察结果对比,证实这颗白矮星有90%的质量集中在一块巨大的单晶内核中。

研究还证实,这颗"晶莹之心"的成分是纯氧。它看起来或许像钻石,但实际上与人类见过的任何晶体都不相同。白矮星内部的压强比产生钻石的压强高1万亿倍,强大到将电子从原子外层剥除,只留下原子核,形成浸泡在电子海洋中的晶格。

晶体内核在形成过程中会释放热量,影响白矮星的冷却速度,可能导致人们对天体年龄的推断出现10亿到20亿年的误差。增进对白矮星晶体内核的了解,对减少误差非常重要。

〔问题在线〕

什么是白矮星?

〔专家释疑〕

白矮星是一种低光度、高密度、高温度的恒星。因为它的颜色呈白色、体积比较矮小,因此被命名为白矮星。

〔探索指南〕

研究还证实,这颗"晶莹之心"的成分是纯氧。它看起来或许像钻石,但实际上与人类见过的任何晶体都不相同。白矮星内部的压强比产生钻石的压强高1万亿倍,强大到将电子从原子外层剥除,只留下原子核,形成浸泡在电子海洋中的晶格。

同类推荐
  • 未来科技新看点

    未来科技新看点

    本套系列丛书推出10辑,主打科技牌。少年儿童要想成为一个有科学头脑的现代人,就要对科学知识和科学热点有一个广泛的了解,这样才能激发他的兴趣和爱好。
  • 不可不知的万物简史

    不可不知的万物简史

    这是一部有关现代科学发展史的既通俗易懂又引人入胜的书,作者用清晰明了、幽默风趣的笔法,将宇宙大爆炸到人类文明发展进程中所发生的繁多妙趣横生的故事一一收入笔下。惊奇和感叹组成了本书,历历在目的天下万物组成了本书,益于人们了解大千世界的无穷奥妙,掌握万事万物的发展脉络。
  • 学生气象知识丛书-气象与体育

    学生气象知识丛书-气象与体育

    气象用通俗的话来说,它是指发生在天空中的风、云、雨、雪、霜、露、虹、晕、闪电、打雷等一切大气的物理现象。本丛阐述了气象与人类生活的关系及影响。
  • 讲给中学生的课外知识——说·地球伴侣

    讲给中学生的课外知识——说·地球伴侣

    地球伴侣(展示远古文明、UFO、USO、月球、宗教、未解之谜等等神秘的地球伴侣,在地球北纬30度附近,有许多神秘而诡异的自然现象。如美国的密西西比河、埃及的尼罗河、伊拉克的幼发拉底河、中国的长江等,均在北纬30度入海。地球上最高的珠穆朗玛峰和最深的西太平洋马里亚纳海沟。
  • 必解的数学密码

    必解的数学密码

    《必解的数学密码》是《中小学生数学爱好培养》系列之一:为了培养中小学生对数学的兴趣,使同学们能够早日迈入数学的殿堂,我们特地编写了这套'中小学生数学爱好培养'丛书,本套丛书根据具体内涵进行相应归类排列,有数学趣闻、数学密码、数学之谜、数学智力,以及数学游戏、数学闯关等内容,并配有相应的答案,具有很强的趣味性、实用性、可读性和知识性,是中小学生培养数学爱好的配套系列读物。
热门推荐
  • 拓地志

    拓地志

    滚滚黄沙下,掩盖着璀璨的文明。绵绵山脉中,蕴藏着沉寂的真实。我在一次旅行中被意外扯入了一场百年阴谋之中,此后我踏古迹、访名川、看风水、观天相、辩古物、破巧机、识奸人。开启了一份又一份失落的宝藏,知晓了一个又一个失落的真实……
  • 嫡女重生之三小姐归来

    嫡女重生之三小姐归来

    重生后的她,将会如何将她的人生重划。当她知道他们那些不为人知的过去,他又将如何面对。。。。。。。内容详情让作者为你一一道来
  • 为鬼书

    为鬼书

    不知何时,她的眼前呈现出两重世界……老道士说:不只有天生的阴阳眼能看到鬼魂,经过生死大难的人也会,她经过生死大难吗?奇葩鬼,奇葩人,奇葩事……小尼姑和她的鬼鬼男友女友们不得不说的趣味传奇……--情节虚构,请勿模仿
  • First Visit to New England

    First Visit to New England

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 妙手仁医

    妙手仁医

    人们总是称赞他是了不起的人才,没有任何他所不能够治愈的疾病,但是奇怪的是没有人真正知道他的身世秘密。一个本来平凡的小校医,却拥有改变整个世界的能力,他给人类的生命带来无尽的变化,甚至有人说他是未来送给人类的礼物,他究竟是谁?就让我们在石头的帮助下了解李涛漫长的、充满传奇色彩的人生故事。
  • 无道至尊

    无道至尊

    天道长生,人道苦短,武道漫漫,可有尽头?
  • 天才萌宝:教授诱妻成瘾

    天才萌宝:教授诱妻成瘾

    余墨:乖啦,你儿子以后会好好上学的,只是这幼儿园太侮辱我的智商了,这些孩子老是哭我才受不了的,你可以考虑一下让我读小学。过几天。余生眯眼:你做了什么事,要遭报应?左青青趴在桌上,闭着眼,说:教了他一点人情世故……哦,还有……余生16岁车祸,忘了所有事情,大四那年在一个教授讲座上睡觉,教授让她放学别走,教授温和有礼,可是不断刷新的下限怎么回事?还有!教授身份叵测,这样的内幕太惊悚!余生要带着娃娃远离之!可是世上哪有这等好事!腹黑教授情陷余生,自己的老婆,既然忘记了,那就重新爱上吧!
  • 至尊武师

    至尊武师

    一个家族因为家中废柴而没落;一个废柴又使家族无上荣耀。异界大陆争霸,只有想不到。三十年河东,三十年河西,莫欺少年穷,看一代废柴如何成为万人上无人下的至尊武师。喜欢本书加本书粉丝互动群:230980204
  • 希望黎明

    希望黎明

    一个经历万千苦难即将获得人生巅峰的少年,却突遭末世的降临在获得一个神秘系统后的他面临着末日的威胁。究竟他能否在这危险的世界当中生存下去?丧尸,变异生物,神秘的外星生物,灾难的背后真相究竟是什么?
  • 仙魔炼道

    仙魔炼道

    混沌有阴阳至宝,阴者九死葬神鉴,阳者浑天通神图。一代魔尊被九死葬神鉴奴役三世,最终落得个身死道消的下场。临死前他不甘再为器物傀儡,幡然悔悟毁去九死葬神鉴,却机缘巧合下回归第一世微末之初,他立下宏愿誓言要再演未来。这一世要不留遗憾悔恨,不由仙神摆布,直指大道尽头,超脱永生。这一世要守护心念羁绊,屠尽忤逆仙神,挣脱命运束缚,不惜成魔。