致密天体:白矮星、中子星与黑洞

白矮星

当一颗像太阳那样的恒星耗尽燃料时,它既不会爆炸,也不会凭空消失。它会温和地把外层物质吹散,留下裸露而力竭的核心——一颗炽白的余烬,大小和地球差不多,却装着将近半个太阳的质量。这团余烬就是白矮星:它是恒星最常见的归宿,也是约五十亿年后等待着我们太阳的命运。

白矮星的奇异之处在于它的密度。把半个太阳塞进一个地球大小的球里,单单一茶匙这样的物质就重达数吨。在这样的密度下,物质无法再像普通气体那样运转;电子被挤得如此之紧,以致一条量子规则禁止它们被压得更近,它们所施加的压力——电子简并压力——无需任何热量便能抵抗引力撑起这颗星。白矮星不再燃烧燃料;它只是靠残余的余温发光,起初炽热无比(最年轻的可超过十万开尔文),再历经数十亿年缓缓黯淡。

白矮星的意义远不止于充当恒星遗骸。由于它有一个严格的质量上限(钱德拉塞卡极限,约一点四个太阳质量),一颗从伴星身上吸取了过多物质的白矮星会引爆为一颗Ia型超新星——这正是用来测量宇宙膨胀的标准烛光之一。一个常见的误解是以为白矮星因为个头小才暗淡;其实最热的白矮星每平方米都极其明亮,只是它那微小的表面积使总光量有限,于是它们便藏身在更亮的恒星近旁、看似平淡无奇。

夜空中最亮的恒星天狼星,有一颗微小的白矮星伴星,名为天狼星B。它曾经比天狼星本身还要明亮,如今却成了一团逐渐黯淡、地球大小的余烬,装着约一个太阳的质量——密度之大,使其表面引力约为地球的十万倍。

天狼星B:一颗曾经明亮的恒星,已缩成地球大小、密度超高的余烬。

白矮星是中低质量恒星(原始质量大约不超过八个太阳)的核心,并非每一颗恒星的遗骸。更重的恒星留下的是中子星或黑洞。

又称
degenerate dwarf白矮星简并矮星