白矮星是什麼 由什麼元素組成 如何形成
宇宙之大,需要我們探索的東西太多,恆星也是宇宙的一部分,在宇宙中存在着很多情況不同的恆星,白矮星就是其中一種,那麼下面就由星座知識爲大家揭曉下白矮星是什麼?由什麼元素組成?如何形成?
白矮星是什麼 爲什麼叫白矮星
白矮星(White Dwarf,也稱爲簡併矮星)是一種低光度、高密度、高溫度的恆星。因爲它的顏色呈白色、體積比較矮小,因此被命名爲白矮星。
白矮星由什麼元素組成
白矮星主要由C和O兩種元素組成。
白矮星如何形成
中低質量的恆星在渡過生命期的主序星階段,結束以氫聚變反應之後。將在覈心進行氦聚變,將氦燃燒成碳和氧的三氦聚變過程,並膨脹成爲一顆紅巨星。
當紅巨星的外部區域迅速膨脹時,氦核受反作用力卻強烈向內收縮,被壓縮的物質不斷變熱,最終內核溫度將超過一億度,於是氦開始聚變成碳。經過幾百萬年,氦核燃燒殆盡,恆星的結構組成已經不那麼簡單了:外殼仍然是以氫爲主的混合物,而在它下面有一個氦層,氦層內部還埋有一個碳球。核反應過程變得更加複雜,中心附近的溫度繼續上升,最終使碳轉變爲其他元素。與此同時,紅巨星外部開始發生不穩定的脈動振盪:恆星半徑時而變大,時而又縮小,穩定的主星序恆星變爲極不穩定的巨大火球,火球內部的核反應也越來越趨於不穩定,忽而強烈,忽而微弱。此時的恆星內部核心實際上密度已經增大到每立方厘米十噸左右,我們可以說,此時,在紅巨星內部,已經誕生了一顆白矮星。當恆星的不穩定狀態達到極限後,紅巨星會進行爆發,把核心以外的物質都拋離恆星本體,物質向外擴散成爲星雲,殘留下來的內核就是我們能看到的白矮星。所以白矮星通常都由碳和氧組成。但也有可能核心的溫度可以達到燃燒碳卻仍不足以燃燒氖的溫度,這時就能形成核心由氧、氖和鎂組成的白矮星。偶爾有些由氦組成的白矮星,不過這是由聯星的質量損失造成的。
白矮星的內部不再有物質進行核聚變反應,因此恆星不再有能量產生。這時它也不再由核聚變的熱來抵抗重力崩潰,而是由極端高密度的物質產生的電子簡併壓力來支撐。物理學上,對一顆沒有自轉的白矮星,電子簡併壓力能夠支撐的最大質量是1.4倍太陽質量,也就是錢德拉塞卡極限。許多碳氧白矮星的質量都接近這個極限的質量,有時經由伴星的質量傳遞,白矮星可能經由碳引爆過程爆炸成爲一顆Ia超新星。
白矮星形成時的溫度非常高,但是因爲沒有能量的來源。因此將會逐漸釋放它的熱量並解逐漸變冷 (溫度降低),這意味着它的輻射會從最初的高色溫隨着時間逐漸減小並且轉變成紅色。經過漫長的時間,白矮星的溫度將冷卻到光度不再能被看見,而成爲冷的黑矮星。但是,現在的宇宙仍然太年輕 (大約137億歲),即使是最年老的白矮星依然輻射出數千K的溫度,還不可能有黑矮星的存在。
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