緻密天體:白矮星、中子星與黑洞
白矮星
當一顆像太陽那樣的恒星耗盡燃料時,它既不會爆炸,也不會憑空消失。它會溫和地把外層物質吹散,留下裸露而力竭的核心——一顆熾白的餘燼,大小和地球差不多,卻裝著將近半個太陽的質量。這團餘燼就是白矮星:它是恒星最常見的歸宿,也是約五十億年後等待著我們太陽的命運。
白矮星的奇異之處在於它的密度。把半個太陽塞進一個地球大小的球裡,單單一茶匙這樣的物質就重達數噸。在這樣的密度下,物質無法再像普通氣體那樣運轉;電子被擠得如此之緊,以致一條量子規則禁止它們被壓得更近,它們所施加的壓力——電子簡併壓力——無需任何熱量便能抵抗重力撐起這顆星。白矮星不再燃燒燃料;它只是靠殘餘的餘溫發光,起初熾熱無比(最年輕的可超過十萬克耳文),再歷經數十億年緩緩黯淡。
白矮星的意義遠不止於充當恒星遺骸。由於它有一個嚴格的質量上限(錢德拉塞卡極限,約一點四個太陽質量),一顆從伴星身上吸取了過多物質的白矮星會引爆為一顆Ia型超新星——這正是用來測量宇宙膨脹的標準燭光之一。一個常見的誤解是以為白矮星因為個頭小才暗淡;其實最熱的白矮星每平方米都極其明亮,只是它那微小的表面積使總光量有限,於是它們便藏身在更亮的恒星近旁、看似平淡無奇。
夜空中最亮的恒星天狼星,有一顆微小的白矮星伴星,名為天狼星B。它曾經比天狼星本身還要明亮,如今卻成了一團逐漸黯淡、地球大小的餘燼,裝著約一個太陽的質量——密度之大,使其表面重力約為地球的十萬倍。
天狼星B:一顆曾經明亮的恒星,已縮成地球大小、密度超高的餘燼。
白矮星是中低質量恒星(原始質量大約不超過八個太陽)的核心,並非每一顆恒星的遺骸。更重的恒星留下的是中子星或黑洞。
又稱
另見