什么是白矮星?它最終將成為什么?

【專家解說】：白矮星，一類低光度、高溫度、高密度的簡并態(tài)恒星。根據(jù)對200多顆雙星中的白矮星的實測數(shù)據(jù)推算，其半徑接近于行星，質(zhì)量約為同光度主序星質(zhì)量的1．5倍（根據(jù)簡并電子氣體理論推算出的無自轉(zhuǎn)白矮星質(zhì)量上限約為1．44個太陽質(zhì)量），而密度高達105～107克／厘米3。對連續(xù)輻射和氫線線翼的圓偏振觀測表明，白矮星的磁場高達105～107高斯，這是與理論推算相符的。有人認為白矮星的前身可能是行星狀星云的中心星，它的核能源已基本耗盡，整個星體開始慢慢冷卻、晶化直至最后“死亡”。 中子星，主要由簡并中子組成的致密星。 1932年發(fā)現(xiàn)中子后不久，朗道就提出可能有由中子組成的致密星。1934年巴德和茲成基也分別提出了中子星的概念，而且指出中子星可能產(chǎn)生于超新星爆發(fā)。1939年奧本海默和沃爾科夫通過計算建立了第一個中子星的模型。中子星半徑的典型值約為10公里。根據(jù)對200多顆雙星中的白矮星的實測數(shù)據(jù)推算，其半徑接近于行星，質(zhì)量約為同光度主序星質(zhì)量的1．5倍（根據(jù)簡并電子氣體理論推算出的無自轉(zhuǎn)白矮星質(zhì)量上限約為1．44個太陽質(zhì)量），而密度高達105～107克／厘米3。對連續(xù)輻射和氫線線翼的圓偏振觀測表明，白矮星的磁場高達105～107高斯，這是與理論推算相符的。白矮星同新星和矮新星有密切的關系：許多新星和矮新星是雙星，其中一個子星就是白矮星。這些新星和矮新星有一分鐘到數(shù)十分鐘的光度變化和X射線輻射，這可能同白矮星子星的脈動和物質(zhì)吸積有關。根據(jù)統(tǒng)計資料估算，白矮星的總數(shù)約占全天恒星總數(shù)的3%，理論推算認為應占10%左右。在許多年老星團如畢星團中也發(fā)現(xiàn)了白矮，這與目前的理論預言是相符的。白矮星具有很強的表面引力，因而很早就觀測到了譜線的引力紅移，從而為驗證相對論提供了實測的數(shù)據(jù)。 黑洞，廣義相對論所預言的一種特殊天體。它的基本特征是具有一個封閉的視界。視界就是黑洞的邊界。外來的物質(zhì)和輻射可以進入視界以內(nèi)，而機界內(nèi)的任何物質(zhì)都不能跑到外面。早在1798年，拉普拉斯曾根據(jù)牛頓引力理論預言存在一種類似于黑洞的夭體。他的計算結(jié)果是，一個直徑比太陽大250倍而密度與地球相當?shù)暮阈?，其引力場足以捕獲它所發(fā)出的所有光線，而成為暗天體。1939年，奧圖默等根據(jù)廣義相對論證明，一個無壓的塵埃球體，在自引力作用下，將能坍縮到它的引力半徑的范圍以內(nèi)。引力半徑rg=2GM／C2，式中G為萬有引力常數(shù)，C為光速，M為球體的總質(zhì)量。當物質(zhì)球坍縮到半徑為rg，這個球體所發(fā)射的光線或其他任何粒子，都不能逃到rg球以外，這就形成黑洞。對晚期致密恒星的研究證明，存在一臨界質(zhì)量Mc。當星體質(zhì)量M>Mc，在引力坍縮后，它不可能有任何穩(wěn)定的平衡態(tài)，而只能形成黑洞。在形成黑洞以前的恒星物質(zhì)可以有各種不同的屬性。但是，一當形成穩(wěn)定的黑洞以后，幾乎所有屬性都不再能被觀測到。黑洞熱力學的一個結(jié)論是，黑洞具有一定的溫度，其值與黑洞的質(zhì)量成反比。1974年，霍金證明，如果考慮到黑洞周圍空間中的量子漲落，則黑洞的確具有與它的溫度相對應的熱輻射。計及量子效應后，黑洞不再是完全“黑”的了，它也會發(fā)射，甚至出現(xiàn)劇烈的爆發(fā)。