什么是白矮星?

白矮星are dead stars. A single white dwarf contains roughly the mass of our sun in a volume no bigger than our planet. Our sun will become a white dwarf someday.

太空中的彩色环形云彩,外部为红橙色,中间逐渐变为蓝色。

查看大图 。 |天琴座的环形星云(M57)展示了像我们的太阳这样的恒星的最后阶段。这个星云中心的白点是白矮星。它’照亮了曾经组成恒星的渐渐消散的气体云。颜色标识各种元素,例如氢,氦和氧。图片来自哈勃文化遗产团队(AURA / STScI / 美国宇航局 )。

白矮星are the hot, dense remnants of long-dead stars. They are the stellar cores left behind after a star has exhausted its fuel supply and blown its bulk of gas and dust into space. These exotic objects mark the final stage of evolution for most stars in the universe – including our sun –并为更深入地了解宇宙历史开辟了道路。

单个白矮星所包含的太阳质量大致不超过我们的星球。它们的体积小,很难找到白矮星。肉眼看不到白矮星。

它们产生的光来自数十亿年作为恒星的核动力源而缓慢稳定地释放的大量能量。

白矮星are born when a star shuts down. A star spends most of its life in a precarious balance between gravity and outward gas pressure. The weight of a couple 八十亿 压在恒星核上的大量气体推动着密度和温度升高,足以点燃核聚变:将氢核融合在一起形成氦气。热核能的稳定释放可防止恒星坍塌。

一旦恒星中心的氢耗尽,恒星就会转变为将氦融合为碳和氧。氢聚变移动到围绕核的壳。恒星膨胀并变成一颗 红巨人 。对于大多数明星– our sun included –这是结局的开始。随着恒星膨胀和恒星风以越来越猛烈的速度吹拂,恒星的外层逃脱了无情的引力。

随着红色巨星的蒸发,它离开了它的核心。裸露的核心是一个新生的白矮星。

巨大的明亮蓝白色恒星,上面有镜头眩光,旁边有小白点。

哈勃太空望远镜的天空形象’最亮的天狼星天狼星(中)和它暗淡的白矮星天狼星B(左下)。图片来自NASA / ESA / H。Bond(STScI)/ M.Barstow(莱斯特大学)。

白矮星由异乎寻常的氦,碳和氧核炖煮而成,它们在高能电子的海洋中游动。电子的综合压力阻止了白矮星,从而阻止了向更陌生的实体(如中子星或黑洞)的进一步塌陷。

婴儿白矮星非常热,并在紫外线和X射线的照耀下沐浴着周围的空间。其中一些辐射被离开现在已死恒星范围的气体外流拦截。气体通过发出称为“ a”的彩虹发出荧光来响应。 行星状星云 。 这些星云 – like the 环形星云 在星座中 竖琴琴琴 –让我们窥视太阳的未来。

白矮星现在有一个漫长而宁静的未来。随着残留的热量滴流而出,它慢慢冷却并变暗。最终,它将变成惰性地漂浮在太空中的惰性碳和氧块:一个黑矮星。但是宇宙还不够老,无法形成任何黑矮星。在140亿年后,最早出现在恒星中的第一批白矮星仍在逐渐冷却。我们所知道的最凉爽的白矮星,温度约为4,000摄氏度(华氏7,000度),可能也是宇宙中最古老的遗物。

但是并不是所有的白矮星都会悄悄地进入深夜。绕着其他恒星运行的白矮星导致高度爆炸的现象。白矮星通过从其同伴身上吸取气体来开始事情。氢气通过气态桥传递,并溢出到白矮星的表面。随着氢的积累,其温度和密度达到一个闪点,在那里,新获得的燃料的整个壳体剧烈融合,释放出大量能量。这种被称为新星的闪光使白矮星短暂闪耀着50,000个太阳的光辉,然后逐渐消失。

两颗恒星,其物质从一个水滴形的水滴中吸出,并在另一个水滴上盘旋。

一个艺术家’将白矮星虹吸气体从二元同伴中吸取到材料盘中。被盗气体盘旋旋转,最终撞到白矮星表面。图片来自STScI。

但是,如果气体收集得足够快,它将使整个白矮星超过临界点。整个恒星可能突然复活,而不是融合在一起的薄壳。不受管制地,猛烈释放的能量引爆了白矮星。整个恒星核心在宇宙中最活跃的事件之一中消失了: 1a型超新星 。一秒钟内,白矮星释放的能量与太阳在整个100亿年的生命中所释放的能量一样多。数周或数月,它甚至可以胜过整个星系。

非常五颜六色的气体球在空间的反对密集的星际。

SN 1572是1a型超新星的残余物,9,000 光年 来自地球的那个第谷·布拉赫 观测到的 430年前这张合成的X射线和红外图像显示了爆炸的剩余部分:膨胀的气体壳层以大约9000 km / s(超过2000万英里/小时)的速度运动!图片来自NASA / MPIA /卡拉奥托天文台/奥利弗·克劳斯(Oliver Krause)等。

这样的光辉使1a型超新星在整个宇宙中都可见。天文学家将它们用作“标准蜡烛”,以测量距宇宙最远距离的距离。在遥远的星系中观察到引爆白矮星的结果导致了一个发现 2011年诺贝尔物理学奖 :宇宙的膨胀正在加速。死星使我们对时间和空间的本质有了最基本的假设。

白矮星–一颗恒星的燃料耗尽后留下的核子–散布在每个星系中就像恒星的墓地一样,它们几乎是每一个存活和死亡的恒星的墓碑。曾经在星状熔炉中锻造了新原子的地点,这些古老的恒星已被重新用作天文学家的工具,从而颠覆了我们对宇宙演化的理解。

底线:白矮星是死星的残留物。它们是恒星耗尽燃料供应并将气体吹入太空后留下的密集的恒星核心。

 克里斯托弗·克罗基特(Christopher Crockett)