白矮星是什么呢?我們的太陽(yáng)最終就會(huì)變?yōu)橐活w白矮星。 太陽(yáng)是一顆恒星,而恒星就是宇宙中能夠發(fā)光發(fā)亮的天體。恒星之所以能夠發(fā)光發(fā)亮是因?yàn)楹阈巧辖K日不斷的核聚變作用。氫元素在恒星高溫高壓的作用下被聚變成為氦元素,而在這個(gè)過(guò)程中,光和熱被釋放出來(lái)。 然而恒星上的氫元素并不是無(wú)限的,恒星也有燃料耗盡的一天,而當(dāng)恒星的燃料耗盡,它也就迎來(lái)了壽命的終點(diǎn)。通常來(lái)講,一顆恒星的壽命與這顆恒星的質(zhì)量呈現(xiàn)反比關(guān)系。恒星的質(zhì)量越大,其壽命越短。這是因?yàn)橘|(zhì)量越大的恒星,其溫度就越高、壓力就越大,所以氫核聚變也就更加劇烈,燃料的消耗速度也就更快。而太陽(yáng)是一顆中等質(zhì)量的恒星,在恒星之中屬于黃矮星,壽命約為100億年。 太陽(yáng)現(xiàn)在已經(jīng)走過(guò)了約50億年的歲月,可以說(shuō)正值壯年,然而終有一日,太陽(yáng)的壽命也會(huì)耗盡。 當(dāng)太陽(yáng)步入暮年,會(huì)發(fā)生什么呢?當(dāng)太陽(yáng)上的氫元素耗盡之后,太陽(yáng)上的氫核聚變會(huì)轉(zhuǎn)為氦核聚變,而在這個(gè)過(guò)程中,太陽(yáng)會(huì)發(fā)生氦閃,氦閃會(huì)在瞬間釋放巨大的能量,徹底破壞地球的生態(tài)系統(tǒng)。而在氦閃之后,太陽(yáng)便會(huì)開(kāi)始膨脹為一顆紅巨星,體積急劇增大,最終吞沒(méi)地球軌道,最后太陽(yáng)會(huì)在自身的引力作用下急劇坍縮,成為一顆白矮星。 坍縮成為白矮星并非宇宙中所有恒星的共同命運(yùn),根據(jù)恒星的質(zhì)量不同,最終的解決也會(huì)有所不同,比如當(dāng)恒星的質(zhì)量達(dá)到一定程度,則會(huì)在生命的末期通過(guò)超新星爆發(fā)而成為一顆中子星,而質(zhì)量更大的恒星則會(huì)成為黑洞。 中子星和白矮星一樣,都是一種極為致密的天體。 不同的是中子星的密度比白矮星更大。每立方厘米的中子星物質(zhì)可以達(dá)到100公斤到10噸左右,而每立方厘米的中子星物質(zhì)最少也能夠達(dá)到8000萬(wàn)噸以上。然而不管是白矮星,還是中子星,都不是恒星的最終形態(tài)。 可謂殊途同歸,最終白矮星和中子星都會(huì)變?yōu)橐环N叫做黑矮星的天體,也就是說(shuō)黑矮星才是恒星的最終形態(tài)。什么是黑矮星呢?簡(jiǎn)單來(lái)講,黑矮星就是中子星和白矮星冷卻之后的產(chǎn)物。中子星和白矮星雖然是恒星坍縮之后的產(chǎn)物,但是溫度并不低,通常來(lái)講,剛剛形成的白矮星可以達(dá)到數(shù)十億度的高溫,而要讓如此高溫的天體完全冷卻絕非一朝一夕的事情,這也是為什么時(shí)至今日都未曾發(fā)現(xiàn)黑矮星的原因。 一顆白矮星要想冷卻成為黑矮星,需要多久呢? 這難以得出一個(gè)精確的數(shù)值,但通常認(rèn)為,白矮星冷卻成為黑矮星的時(shí)間應(yīng)該不少于200億年。這實(shí)在是太長(zhǎng)了,要知道,迄今為止,宇宙的年齡約為138億歲,也就是說(shuō)一顆從宇宙誕生之初便存在的白矮星,時(shí)至今日也還不足以冷卻成為一顆黑矮星,難怪迄今為止我們都未在宇宙中發(fā)現(xiàn)黑矮星的蹤跡。 那么是不是再過(guò)七八十億年以后,就能在宇宙中找到黑矮星呢?并沒(méi)有這么簡(jiǎn)單。200億年的冷卻時(shí)間只是一個(gè)理論上的推斷,而事實(shí)上要想冷卻成為黑矮星可能要花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間。這是因?yàn)樵诤阈桥蛎浱s為白矮星之后,白矮星周圍會(huì)存在大量的氣態(tài)物質(zhì),這些物質(zhì)會(huì)被白矮星的引力捕獲成為白矮星的大氣層,并起到很強(qiáng)的保溫作用。 如果一顆白矮星附近還存在著其它的恒星,那么情況就更復(fù)雜了。 白矮星強(qiáng)大的引力會(huì)不斷吸引恒星物質(zhì),當(dāng)一顆白矮星的質(zhì)量達(dá)到太陽(yáng)質(zhì)量的1.44倍時(shí),則會(huì)發(fā)生la型超新星爆發(fā),在這之后,白矮星本身都將不復(fù)存在,取而代之的是一片星云物質(zhì)。la型超新星爆發(fā)的本質(zhì)實(shí)際上就是熱核爆炸。 白矮星如此,中子星也是如此。不過(guò)中子星要想發(fā)生類似的現(xiàn)象,質(zhì)量需要達(dá)到太陽(yáng)質(zhì)量的3倍以上,而且中子星并不會(huì)在爆炸中消失,經(jīng)歷過(guò)這個(gè)過(guò)程以后,中子星有可能會(huì)變?yōu)橐粋€(gè)黑洞。所以說(shuō),雖然理論上黑矮星是恒星的最終形態(tài),但真正能夠最終冷卻成為黑矮星的恒星是少之又少的,而且人類文明存在的時(shí)間尚短,對(duì)于天體的演化以及相互之間的影響還有待觀測(cè)和研究。
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