导语:白矮星是人们研究的一种神秘的星体,研究白矮星的原因有时什么呢?在人们对于白矮星的不断研究中,产生了怎样的认识?白矮星的质量是否存在上限是人们所想了解的?白矮星爆炸会产生怎样的影响?

打开网易新闻 查看更多图片

01

研究白矮星的原因

天狼星是一颗明亮而引人注目的星星。在白天,肉眼能看到最亮的星星,但实际上是双星系统。天狼星B的光主要由最亮的天狼星A所引导。因此天狼星A和肉眼看不见半径,但是在望远镜里可以看到天狼星B。天狼星B体积小,光度低,靠近天狼星B。因此,与天狼星B的星体相比,在哪里看不到半径,但天狼星B的星级是8.68m。那两颗星星有很大的不同,在哪里看呢?绝对值也很大。尽管在光学波段占绝对优势,天狼星A的绝对星等为1.4m,天狼星B的绝对星等为11.6m。

但是,如果在X射线波段观察天狼星时,天狼B将更明亮,而天狼A在这里几乎是暗淡的。尽管天狼星A和天狼星B在X射线波段占主导地位,但是天狼星B在X射线波段更重要,对天狼星B的研究也引发了白矮星B的研究。

根据开普勒定律,天狼星B的质量可以用1.05的太阳质量来衡量,根据开普勒定律,天狼星B的质量与太阳相当。根据光谱观测,天狼星B的表面温度为天狼星B的绝对星等。光温与地表温度可测到8厘米,5×10厘米,与地球的半径相等。

虽然天狼星b的质量和太阳一样大,但它和地球一样大,因此我们可以得出一个重要结论:天狼星b的平均密度高达每立方厘米几百万克,比地球上的海水密度高几百万倍,因此天狼星b是一种非常特殊的天体,叫做白矮星。

02

人们对于白矮星的认识

1、白矮星是什么

实际上,白矮星并不是真正意义上的恒星,这只是密度特别大的一种星体。因此,为了保持稳定,必须产生与星体之间的引力,但是白矮星已经没有了核反应,所以依赖于一种新的简并压的力,主要来自电子的简并压,这主要是电子的简并压。

普通气体的能级状态取决于温度,但是如果不断增加粒子的数量,密度就会变大,此时的压力不再取决于温度,而是取决于它本身的密度,即使在很低的温度下,也有可能产生很高的压力,这是由于泡利原理不相容。

打开网易新闻 查看更多图片

一个例子是,原子中的电子,如果在低温基态,能量最低,但是不断地向空间注入新的原子,随着原子密度的增加,基态数将逐渐占据,因此电子必须占据一个较高的能量态。因为电子的能量状态越来越高,意味着它的运动速度越来越快,产生的压力也越来越大。压力就来自于这里。白矮星和矮星都能以这种简单的压力保持其结构稳定。

2、白矮星的形成

按照恒星演化理论,白矮星主要是一颗中等大小的小恒星,其核开始于主序星,逐渐产生较重的氦、碳和氧元素,核心碳、氧等元素形成之后,就不再有新的反应,恒星通过脉动和星风产生行星状星云。

3、白矮星质量上限

因为单压力和理想气体的气压和辐射压有很大差异,它们形成的星体质量和半径的关系与普通恒星完全不同,特别是质量越大,半径越小。

对优质白矮星而言,引力的增加要大于简单度和压力的增加,因此半径会减少,也就是说,当质量增加时,白矮星的半径最终下降到0,或者变得不稳定时,就会坍缩,也就是说,白矮星有一个质量上限,通过计算得到的数值是1.4倍,最早是印度裔天文学家钱德拉塞卡得到的,因此1.4倍太阳质量的上限是最早的,因此1.4倍太阳质量的白矮星质量上限是1。

4、为什么把太阳质量1/8的白矮星作为其前身

研究发现,只有当太阳初始质量小于8倍时,最终形成的核质量小于钱德拉塞卡,形成稳定的白色矮星。若初始质量很大,产生的核就不再是白色矮星。其后续演化过程主要是由白矮星转变为白矮星后的过程。现在,大量的白矮星是由于冷却过程中所产生的紫外线和光学辐射造成的。其中白矮星位于主序带之下,而白矮星则占据其位置。

03

白矮星的爆炸

氢弹又称热核武器,主要通过核聚变反应释放巨大的能量。但是,聚变氢弹需要的能量来自于核裂变。研究人员发现,这个原理也可能在白矮星超新星爆发期间发生。白矮星或许是燃料耗尽后留下的致密核。在大约五十亿年之后,我们的太阳变成了白矮星,而银河系90%的恒星就变成了白矮星。

白矮星的最大质量上限是太阳质量的1.44倍,称为钱德拉塞卡极限。在此之前,有研究发现白色矮星会死于一颗名为1a的超新星爆炸。由于白矮星处于双星系统中,它会吸收它的伴星物质,使它的质量超过极限。但是科学家发现了一些没有双星系统的白矮星,同时也有超新星爆发。于是,科学家们提出了一种新的方法——1a型超新星氢弹。

所以爆炸时产生的能量会聚集周围的核子。在电脑模拟白矮星的实验中中,科学家们发现,发挥关键作用的铀元素(大约一粒沙的质量)确实可以从白矮星冷却的混合元素中结晶出来。随着铀的连锁反应,白矮星核心产生的热和压力足以使碳和氧等氢融合。

打开网易新闻 查看更多图片

具体地说,这一机制产生的1a型超新星发生在白矮星形成不到10亿年的时间,因为其核心铀尚未完全衰变。但是,由于爆炸过程中存在着很多不同的物理过程,还存在很多不确定性,需要进一步深入研究。

结语:对于白矮星的研究让人们在研究宇宙的方向上有进了一步,虽然现在的人们依然无法了解到宇宙最终的秘密,但却距离宇宙的秘密在一步步的靠近着,白矮星的爆炸会产生怎样的影响在人们的模拟中或许会被人们发现。