緻密天體:白矮星、中子星與黑洞
白矮星結晶
水冷到一定程度就會結成冰;事實證明,一顆瀕死恒星的內部也會如此。白矮星主要由碳和氧構成——和鑽石是同樣的元素——並被壓成難以想像的密度。當這樣一顆星歷經數十億年緩緩冷卻,它的內部最終會冷到(相對於它那碾壓性的壓力而言)足夠低,使這些離子鎖進一個剛硬、有序的晶格。這顆星開始由內向外凍結成固體。這就是白矮星結晶,而它的產物確實被人稱作「宇宙鑽石」。
結晶不只是一樁奇聞;它改變了恒星冷卻的方式。任何液體凍結時都會釋放潛熱——就像水一旦結成冰,你的手便不再被它吸走那股暖意。一顆正在結晶的白矮星在恒星尺度上做著同樣的事:核心固化時傾瀉出儲存的熱量,撐住它的輝光,使它的黯淡多放慢約十億年。還有第二個更微妙的效應——較重的氧離子在結晶時下沉,釋放出重力能,使冷卻進一步放慢。
直到不久前這都還只是理論,但二〇一九年歐洲的蓋亞(Gaia)任務通過精確測量數十萬顆白矮星的亮度與顏色,恰好發現了預言中那批滯留在結晶階段、「堆積」起來的恒星——這是白矮星確實會凍結的直接證據。這很重要,因為結晶影響著我們如何解讀白矮星這座時鐘:若忽略它額外爭取的那十億年,就會把最古老的恒星年代估錯。最近的一個例子,BPM 37093系統中的那顆白矮星,據信已大部分結晶。
白矮星BPM 37093,因披頭士的歌而被暱稱為「露西」,是一個約地球大小的球體,其富碳的內部已大部分結晶——實際上就是一顆行星大小的鑽石,只不過你永遠無法開採、甚至無法靠近。
「露西」:一顆已結晶、富碳的白矮星——一顆行星大小的鑽石。
這是個比喻,不是真寶石。那晶格是處於巨壓之下的碳離子,與首飾裡的碳全然不同;你無法「佩戴」它,而那裡的重力會頃刻把任何東西壓扁。
又稱
另見