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176 世 界学 Shi Jie Xue

左右。随着观测天文学在最近几十年迅速的发展，尤其是大型巡天项目的实施，新
发现的天体数目急剧增加，尤其是 SDSS 的光谱巡天和 Gaia 卫星的巡天已经发现

了数十万的白矮星。

2. 白矮星的形成过程
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 1 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 1 个氦层，氦层内部还埋有 1 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
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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 10t/cm 左右，
我们可以说，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。可以直接利用未来设立在太空的重力波工具捕获。
白矮星属于演化到晚年期的恒星，恒星在演化后期，抛射出大量的物质，经过

大量的质量损失后，如果剩下的核的质量小于 1.44 个太阳质量，这颗恒星便演化
成为白矮星。对白矮星的形成也有人认为，白矮星的前身是行星状星云（是宇宙中

由高温气体、少量尘埃等组成的环状或圆盘状的物质），它的中心通常都有一个温
度很高的恒星——中心星，它的核能源已经基本耗尽，整个星体开始慢慢冷却、晶

化，直至最后“死亡”。
电子简并压与白矮星强大的重力平衡，维持着白矮星的稳定。当白矮星的内部
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