其实要不是有电子简并态抵挡着,那么也就不会有白矮星了,宇宙中所有的恒星都会变成中子星或者夸克星,或者黑洞了,所以白矮星又被成为电子简并星。
要知道中低质量的恒星在主序星阶段,氢聚变反应结束以后,将在核心进行氦聚变,即每三个氦核聚变成一个碳核,碳核再捕获另外的氦核而形成氧核,并膨胀成为一颗红巨星。
当然和氢聚变不同,氦聚变的反应可是非常快的,所以就会形成氦闪,太阳就是如此,其实如果不是氦聚变的太快了,要是和氢聚变那样的慢,那么刘秀所在的蓝星也不用装上行星发动机跑路了。
这就好比TNT用火柴引燃,那就是取暖做饭的燃料,但是要用雷管引燃,那就变成要人命的炸药了。
而氢聚变和氦聚变虽然一样都是聚变然后产生能量,但是二者的聚变速度那可是完全不同。
然后当红巨星的辐射压力不能平衡引力,外部向外膨胀并不断变冷,而内部氦核受引力作用收缩坍塌,被压缩的物质不断变热,最终内核温度将超过一亿度,于是氦开始聚变成碳。
经过几百万年,氦核燃烧殆尽,恒星的结构组成已经不那么简单了:外壳仍然是以氢为主的混合物,而在它下面有一个氦层,氦层内部还埋有一个碳球。
核反应过程变得更加复杂,中心附近的温度继续上升,最终使碳转变为其他元素。与此同时,红巨星外部开始发生不稳定的脉动振荡:恒星半径时而变大,时而又缩小,稳定的主星序恒星变为极不稳定的巨大火球,火球内部的核反应也越来越趋于不稳定,忽而强烈,忽而微弱。
此时的恒星内部核心实际上密度已经增大到每立方厘米十吨左右,此时,在红巨星内部,已经诞生了一颗白矮星。
当恒星的不稳定状态达到极限后,红巨星会进行爆发,把核心以外的物质都抛离恒星本体,物质向外扩散成为星云,残留下来的内核就是我们能看到的白矮星。所以白矮星通常都由碳和氧组成。但也有可能核心的温度可以达到燃烧碳却仍不足以燃烧氖的温度,这时就能形成核心由氧、氖和镁组成的白矮星。偶尔有些由氦组成的白矮星,不过这是由联星的质量损失造成的。
白矮星的内部不再有物质进行核聚变反应,因此恒星不再有能量产生。这时它也不再由核聚变的热来抵抗重力崩溃,而是由极端高密度的物质产生的电子简并压力来支撑。物理学上,对一颗没有自转的白矮星,电子简并压力能够支撑的最大质量是一点四倍太阳质量,也就是钱德拉塞卡极限。
许多碳氧白矮星的质量都接近这個极限的质量,有时经由伴星的质量传递,白矮星可能经由碳引爆过程爆炸成为一颗超新星。
白矮星形成
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