Page 193 - 世界学

第五章 物质世界学 177

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1.4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个极限的质量，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 Ia 超新星。
白矮星形成时的温度非常高，但是因为没有能量的来源。因此将会逐渐释放它

的热量并逐渐变冷（温度降低），这意味着它的辐射会从最初的高色温随着时间逐
渐减小并且转变成红色。经过漫长的时间，白矮星的温度将冷却到光度不再能被看

见，而成为冷的黑矮星。但是，现在的宇宙仍然太年轻，即使是最年老的白矮星依
然辐射出数千 K 的温度，还不可能有黑矮星的存在。

天文学让我们了解到宇宙中发生的奇异事件，其所蕴含的物理解释却让人难以
想象，最近科学家发现白矮星的内部可能出现神奇的“结晶”核体。
麦克唐纳天文台的 2.1m 望远镜对 GD 518 白矮星的观测发现，其表面温度达

到 12000℃，是太阳的两倍左右，质量为太阳的 1.2 倍。根据恒星演化模型，其主
要成分为氧和氖。通过对 GD 518 白矮星亮度的变化判断，实际上它正在进行“脉冲”

式的膨胀和收缩，这意味着其内部存在不稳定性。科学家预测其内部已经出现了结
晶或者凝固现象，形成一定半径的“小结晶球”，这是一个非常不可思议的结果。

科学家认为继续对这颗白矮星进行调查，有助于为其他类型的超新星爆发提供依据，
更好地测量出宇宙的大尺度范围。

一颗与地球体积相当的白矮星（比如说天狼星的邻星 Sirius B）的表面重力约
等于地球表面的 18 万倍。在这样高的压力下，任何物体都已不复存在，连原子都
被压碎了，电子脱离了原子轨道变为自由电子。

3.白矮星的特点
体积：体积小，它的半径接近于行星半径，平均小于 10000km。

光度：光度即恒星每秒钟内辐射的总能量，即恒星发光本领的大小。白矮星的
光度非常小，且跨度较大，约为太阳光度的千分之一到万分之一。

质量：质量为 0.2~1.4 太阳质量。
5
7
磁场：一些白矮星的磁场高达 10 ~10 高斯。
温度：白矮星的表面温度很高，平均为 104℃。
白矮星在数十亿年的时间里逐渐冷却降温。因此，最冷的白矮星可以用来推测
宇宙的年龄（即宇宙纪年学，cosmochronology）。为了得到精确的结果，就必须

为白矮星的冷却建立精确的物理模型。决定白矮星的冷却速度的首先是白矮星内部