第485章 电子简并星
其实要不是有电子简并态抵挡着,那么也就不会有白矮星了,宇宙中所有的恒星都会变成中子星或者夸克星,或者黑洞了,所以白矮星又被成为电子简并星。
要知道中低质量的恒星在主序星阶段,氢聚变反应结束以后,将在核心进行氦聚变,即每三个氦核聚变成一个碳核,碳核再捕获另外的氦核而形成氧核,并膨胀成为一颗红巨星。
当然和氢聚变不同,氦聚变的反应可是非常快的,所以就会形成氦闪,太阳就是如此,其实如果不是氦聚变的太快了,要是和氢聚变那样的慢,那么刘秀所在的蓝星也不用装上行星发动机跑路了。
这就好比tnt用火柴引燃,那就是取暖做饭的燃料,但是要用雷管引燃,那就变成要人命的炸药了。
而氢聚变和氦聚变虽然一样都是聚变然后产生能量,但是二者的聚变速度那可是完全不同。
然后当红巨星的辐射压力不能平衡引力,外部向外膨胀并不断变冷,而内部氦核受引力作用收缩坍塌,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,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十吨左右,此时,在红巨星内部,已经诞生了一颗白矮星。
当恒星的不稳定状态达到极限后,红巨星会进行爆发,把核心以外的物质都抛离恒星本体,物质向外扩散成为星云,残留下来的内核就是我们能看到的白矮星。所以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燃烧碳却仍不足以燃烧氖的温度,这时就能形成核心由氧、氖和镁组成的白矮星。偶尔有些由氦组成的白矮星,不过这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,因此恒星不再有能量产生。这时它也不再由核聚变的热来抵抗重力崩溃,而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一点四倍太阳质量,也就是钱德拉塞卡极限。
许多碳氧白矮星的质量都接近这個极限的质量,有时经由伴星的质量传递,白矮星可能经由碳引爆过程爆炸成为一颗超新星。
白矮星形成时的温度非常高,但是因为没有能量的来源。因此将会逐渐释放它的热量并解逐渐变冷,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,而成为冷的黑矮星。
而维持白矮星存在的电子简并压力则是由泡利不相容原理产生的。在恒星物理中,它造成了白矮星的存在。
不过电子简并压力却不是理解中的那个力,它是交换相互作用,和平常说的四大基本力的相互作用完全是两码事,它并不需要交换媒介粒子。交换相互作用只发生在全同粒子之间,本质上是一种波函数的干涉效应,不涉及任何“力”。