03.02 白矮星是什麼星?中子星是什麼星?它們都是由什麼組成的?

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白矮星是什麼星?中子星是什麼星?它們都是由什麼組成的?


白矮星、中子星都是恆星演化的最終產物。恆星從誕生之初,經歷恆星生存的主要時期——主序階段,歷經氫到氦、氦到碳和氧等過程,外殼氣體膨脹成為一顆紅巨星。如果沒有足夠的質量繼續聚變產生更重的元素、繼續輻射出巨大的能量。失去熱輻射壓力支撐的外圍物質受引力作用急速向核心墜落,導致恆星外殼的動能轉化為熱能向外爆發產生(超)新星爆炸。而外殼被拋出形成行星狀星雲,只留下碳和氧構成殘骸。

如果殘骸質量較小,比如小於1.4倍的太陽質量(天文學上著名的錢德拉塞卡極限),就會形成白矮星。在白矮星的內部,不會再發生核聚變也不再產生能量,但靠電子簡併壓能夠抵抗重力,支撐白矮星防止進一步塌縮。因而白矮星具有低光度、高密度、高溫度等特點,其內部通常都由碳和氧組成。

但是,電子簡併壓能夠支撐的最大質量是1.4倍太陽質量。如果恆星殘骸質量大於1.4倍的太陽質量,電子簡併壓不足以支撐,其內部質子和電子將會結合在一起成為中子。這些中子在一起產生“中子簡併壓”,可以抗衡恆星殘骸的巨大引力,使得恆星成為密度比白矮星大得多的穩定中子星。中子星,名如其“人”,當然是由中子構成,相較而言,中子星的質量更大、密度更高、體積也更小。

此外,中子星具有很高的自轉速度,並且由於其磁軸和自轉軸並不一定重合,無線電波等輻射從兩個磁極射出,在地球上觀測時會接收到間隔出現的脈衝信號,這就是著名的“脈衝星”。


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