紅巨星、白矮星、黑矮星的質(zhì)量是什么？

【專家解說】：當(dāng)一顆恒星度過它漫長的青壯年期——主序星階段，步入老年期時(shí)，它將首先變?yōu)橐活w紅巨星。 稱它為“巨星”，是突出它的體積巨大。在巨星階段，恒星的體積將膨脹到十億倍之多。 稱它為“紅”巨星，是因?yàn)樵谶@恒星迅速膨脹的同時(shí)，它的外表面離中心越來越遠(yuǎn)，所以溫度將隨之而降低，發(fā)出的光也就越來越偏紅。不過，雖然溫度降低了一些，可紅巨星的體積是如此之大，它的光度也變得很大，極為明亮。肉眼看到的最亮的星中，許多都是紅巨星。 白矮星是一種低光度、高密度、高溫度的恒星。因?yàn)樗念伾拾咨?、體積比較矮小，因此被命名為白矮星。 白矮星屬于演化到晚年期的恒星。恒星在演化后期，拋射出大量的物質(zhì)，經(jīng)過大量的質(zhì)量損失后，如果剩下的核的質(zhì)量小于1．44個(gè)太陽質(zhì)量，這顆恒星便可能演化成為白矮星。對白矮星的形成也有人認(rèn)為，白矮星的前身可能是行星狀星云（是宇宙中由高溫氣體、少量塵埃等組成的環(huán)狀或圓盤狀的物質(zhì)，它的中心通常都有一個(gè)溫度很高的恒星──中心星）的中心星，它的核能源已經(jīng)基本耗盡，整個(gè)星體開始慢慢冷卻、晶化，直至最后“死亡”。 黑矮星是恒星末期超新星爆發(fā)以后,達(dá)不到形成黑洞的質(zhì)量留下的冷核。黑矮星是類似太陽大小的白矮星繼續(xù)演變的產(chǎn)物，其表面溫度下降，停止發(fā)光發(fā)熱。由于一顆恒星由形成至演變?yōu)楹诎堑纳芷诒扔钪娴哪挲g還要長，因此現(xiàn)時(shí)的宇宙并沒有任何黑矮星。 假如現(xiàn)時(shí)的宇宙有黑矮星存在的話，偵測它們的難度也極高。因?yàn)樗鼈円淹Ｖ狗懦鲚椛洌v使有也是極微量，且多被宇宙微波背景輻射所遮蓋，因此偵測的方法只有使用重力偵測，但此方法對於質(zhì)量較少的星效用不大。 和褐矮星不同的是，褐矮星質(zhì)量太少，其重力不足以把氫原子產(chǎn)生核聚變，黑矮星由于有足夠質(zhì)量，在它們主序星的年代能夠發(fā)光發(fā)熱。 黑矮星是恒星末期超新星爆發(fā)以后,達(dá)不到形成黑洞的質(zhì)量留下的冷核 黑矮星 (Black dwarf) 是類似太陽大小的白矮星繼續(xù)演變的產(chǎn)物，其表面溫度下降，停止發(fā)光發(fā)熱。由于一顆恒星由形成至演變?yōu)楹诎堑纳芷诒扔钪娴哪挲g還要長，因此現(xiàn)時(shí)的宇宙并沒有任何黑矮星。 假如現(xiàn)時(shí)的宇宙有黑矮星存在的話，偵測它們的難度也極高。因?yàn)樗鼈円淹Ｖ狗懦鲚椛?，縱使有也是極微量，且多被宇宙微波背景輻射所遮蓋，因此偵測的方法只有使用重力偵測，但此方法對於質(zhì)量較少的星效用不大。 和褐矮星不同的是，褐矮星質(zhì)量太少，其重力不足以把氫原子產(chǎn)生核聚變，黑矮星由于有足夠質(zhì)量，在它們主序星的年代能夠發(fā)光發(fā)熱。 構(gòu)成類似恒星，但質(zhì)量不夠大，不足以在核心點(diǎn)燃聚變反應(yīng)的氣態(tài)天體。其質(zhì)量在恒星與行星之間。 褐矮星是處于最小恒星與最大行星之間大小的天體，由于這一原因褐矮星非常暗淡，要發(fā)現(xiàn)它們十分復(fù)雜，因此要確定它們的大小就更加復(fù)雜。但是最近天文學(xué)家成功地發(fā)現(xiàn)了組成雙星系統(tǒng)的兩顆褐矮星，在確定它們圍繞共同重心運(yùn)行的參數(shù)之后，計(jì)算出這兩顆褐矮星的重量和大小。 天文學(xué)家花了12年研究才發(fā)現(xiàn)這兩顆褐矮星，總共觀察了300多個(gè)夜晚和進(jìn)行了1600次測量，結(jié)果計(jì)算出兩顆相當(dāng)年輕褐矮星（還不滿100萬年）全部必需的參數(shù)，它們位于離開地球1500光年的獵戶星座。雙星系統(tǒng)中較大一顆褐矮星直徑超過木星50倍，而較小一顆褐矮星直徑比木星大30倍，也就是說，它們的直徑分別為太陽直徑的70%和50%。盡管它們初看起來不算矮小，但是它們的質(zhì)量分別僅為太陽質(zhì)量的5.5%和3.5%。 天文學(xué)家還意外發(fā)現(xiàn)較輕褐矮星表面的溫度更高些，雖然“普通”恒星的情形相反：恒星質(zhì)量越大，它就越熾熱?；蛟S，引起這反?，F(xiàn)象的原因在于某種物理作用過程，現(xiàn)代恒星結(jié)構(gòu)理論沒有考慮到這種物理作用過程（比如恒星的強(qiáng)烈磁場）。此外，這兩顆褐矮星可能不是同時(shí)形成，也不是在同一地點(diǎn)形成，而是由于某種災(zāi)變而結(jié)合在一起，因此它們的表面溫度不同，但是這一切暫時(shí)仍只是一種假設(shè)。 褐矮星被稱為“失敗的恒星”，它由于質(zhì)量不足無法成為燃燒的恒星，但其質(zhì)量仍遠(yuǎn)大于太陽系最大的行星木星。天文學(xué)家在這些古怪的星球上發(fā)現(xiàn)了巨大的類似行星的風(fēng)暴，這種風(fēng)暴足以與木星上的大紅斑風(fēng)暴媲美。由于褐矮星會(huì)隨時(shí)間的推移冷卻下來，該星球上氣態(tài)的鐵分子就會(huì)濃縮成液態(tài)的鐵云和鐵雨。隨著進(jìn)一步的冷卻，巨大的風(fēng)暴就會(huì)掃過這些云層，讓明亮的紅外線逃逸到宇宙中。