空虚近义词是什么成语:白矮星是什么?

来源:百度文库 编辑:中科新闻网 时间:2024/05/07 08:37:37
请问白矮星的具体概念是什么?

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星。根据现代恒星演化理论,白矮星是在红巨星的中心形成的。

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。

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。假如核的大小象一颗玻璃球,则电子轨道将在两公里以外。

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。

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。

而对于多星系统,白矮星的演化过程则有可能被改变。(参看“双星”)

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。

白矮星的产生
白矮星可以说是恒星的老年,而白矮星的产生方式有两种,一是超新星爆发,特别是质量较大的超新星爆炸后,把外部的物质炸得四处乱飞,成为超新星遗迹,而内部剩下的核若质量较小,则这个「核」便变为白矮星。
另一种方式是来自行星状星云,当红巨星越来越膨胀,则它臃肿的外层很难维持,由其当它消耗完最燃料残渣时,最轻微的扰乱都可能使气体外表层松动,最后红巨星的外层气体慢慢向太空飘散在恒星周围形成「烟环」这种环称为行星状星云。

白矮星的演化

白矮星是红巨星用完燃料后的残留物;而这些核反应的残留物,因为收缩,进而造成一些非常奇妙的后果。平常所看到的任何东西,最后都可以分解成个别的原子,而原子的构造包括一个非常紧密的原子核,外面围绕著电子。当星球燃料用完,重力会将电子挤压到紧贴著原子核的外面, 再度撑住星球内缩的趋势。如此构成的星球,物质挤压得非常紧,体积很小,但是随著时间的演化,它的表面温度会越来越冷,从白矮星到黄矮星、红矮星,到只发红光的红外矮星…最后熄灭、晶化。

一类低光度、高温度、高密度的简并态恒星。根据对200多颗双星中的白矮星的实测数据推算,其半径接近于行星,质量约为同光度主序星质量的1.5倍(根据简并电子气体理论推算出的无自转白矮星质量上限约为1.44个太阳质量。典型的白矮星是天狼星的伴星。光谱观测表明,许多种光谱型中均有白矮星,因而它们在赫罗图上占据着主星序左下方相当广阔的区域。在恒星光谱分类中用谱型前加字母 D来表示,并细分为许多次型,如DA——富氢的、DB——富氦的、DF——富钙的、DP——强磁场的……等等。白矮星同新星和矮新星有密切的关系:许多新星和矮新星是双星,其中一个子星就是白矮星。这些新星和矮新星有一分钟到数十分钟的光度变化和X射线辐射,这可能同白矮星子星的脉动和物质吸积有关。目前的理论研究认为,白矮星是恒星演化的几种归宿之一:当恒星经过红巨星阶段发生大量质量损失后,剩下的质量若小于1.44个太阳质量,这颗恒星便穿过主星序而演化成白矮星。有人认为白矮星的前身可能是行星状星云的中心星,它的核能源已基本耗尽,整个星体开始慢慢冷却、晶化直至最后“死亡”。目前已观测到1,000颗以上的白矮星。根据统计资料估算,白矮星的总数约占全天恒星总数的3%,理论推算认为应占10%左右。在许多年老星团如毕星团中也发现了白矮星,这与目前的理论预言是相符的。白矮星具有很强的表面引力,因而很早就观测到了谱线的引力红移,从而为验证相对论提供了实测的数据。

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。

质量和太阳差不多的恒星的“墓碑”。