在宇宙之中，白矮星是最暗的恆星之一。但即便如此，自19世紀中期科學家們通過光學望遠鏡觀測到第一顆白矮星以來，這種恆星類別一直吸引著天文學家們的注意力。之所以會引起這種興趣，不外乎兩個原因。其一，白矮星代表了一種有趣的物質狀態; 其二，它是大多數恆星、包括我們的太陽的最終命運。當它們到達生命週期的最後階段，核心以外的物質都拋離了恆星本體，並向外擴散成為星雲，而殘留下來的內核就是成為了白矮星。當一顆恆星坍縮成白矮星，引發了白矮星的悖論，我們應該如何通過 “停車場”瞭解其工作原理，而觀察新形成的白矮星的性質又有哪些方法？
在宇宙之中，白矮星是最暗的恆星之一。但即便如此，自19世紀中期科學家們通過光學望遠鏡觀測到第一顆白矮星以來，這種恆星類別一直吸引著天文學家們的注意力。之所以會引起這種興趣，不外乎兩個原因。其一，白矮星代表了一種有趣的物質狀態; 其二，它是大多數恆星、包括我們的太陽的最終命運。當它們到達生命週期的最後階段，核心以外的物質都拋離了恆星本體，並向外擴散成為星雲，而殘留下來的內核就是成為了白矮星。當一顆恆星坍縮成白矮星，引發了白矮星的悖論，我們應該如何通過 “停車場”瞭解其工作原理，而觀察新形成的白矮星的性質又有哪些方法？
恆星如何坍縮成一顆白矮星
一顆恆星經歷了能源危機的時候，就是當這顆恆星基本不可再生的能源氫氣用完時，此時它的核心開始崩潰，在塌縮的芯的邊緣上的“氫殼”也將被壓縮和加熱。在氫聚變反應之後，將在核心進行氦聚變，氦燃燒成碳和氧的三氦聚變過程，被科學家們稱為恆星所存在的“ 紅巨星 ”階段。在紅巨星階段之後的大約一億年，所有恆星的可用能源資源都將耗盡，氦開始聚變成碳，但隨著中心附近的溫度繼續上升，使得碳也轉變為了其他元素，並且，紅巨星外部也開始發生不穩定的脈動振盪。當恆星的不穩定狀態達到極限後，紅巨星便會進行爆發，疲憊不堪的紅巨星將從外層噴出，留下一個熱芯。
當天文學家首次發現這些天體之時，這個熱核被稱為Wolf-Rayet型恆星，這顆恆星的表面溫度約為50000攝氏度，存在於每小時600萬公里的“快速”風中，它的外層猛烈地沸騰。來自該星球的輻射，加熱緩慢移動的紅色巨大氣氛，並形成一個複雜而優雅的細絲形狀的殼，被稱為行星狀星雲，當我們用小型望遠鏡觀察時，它看起來就像行星的圓盤。科學家們通過X射線圖像，顯示了由快速恆星風壓縮和加熱的數百萬度氣體雲。而最終，恆星中心將坍縮形成一顆新的白矮星。
在宇宙之中，白矮星是最暗的恆星之一。但即便如此，自19世紀中期科學家們通過光學望遠鏡觀測到第一顆白矮星以來，這種恆星類別一直吸引著天文學家們的注意力。之所以會引起這種興趣，不外乎兩個原因。其一，白矮星代表了一種有趣的物質狀態; 其二，它是大多數恆星、包括我們的太陽的最終命運。當它們到達生命週期的最後階段，核心以外的物質都拋離了恆星本體，並向外擴散成為星雲，而殘留下來的內核就是成為了白矮星。當一顆恆星坍縮成白矮星，引發了白矮星的悖論，我們應該如何通過 “停車場”瞭解其工作原理，而觀察新形成的白矮星的性質又有哪些方法？
恆星如何坍縮成一顆白矮星
一顆恆星經歷了能源危機的時候，就是當這顆恆星基本不可再生的能源氫氣用完時，此時它的核心開始崩潰，在塌縮的芯的邊緣上的“氫殼”也將被壓縮和加熱。在氫聚變反應之後，將在核心進行氦聚變，氦燃燒成碳和氧的三氦聚變過程，被科學家們稱為恆星所存在的“ 紅巨星 ”階段。在紅巨星階段之後的大約一億年，所有恆星的可用能源資源都將耗盡，氦開始聚變成碳，但隨著中心附近的溫度繼續上升，使得碳也轉變為了其他元素，並且，紅巨星外部也開始發生不穩定的脈動振盪。當恆星的不穩定狀態達到極限後，紅巨星便會進行爆發，疲憊不堪的紅巨星將從外層噴出，留下一個熱芯。
當天文學家首次發現這些天體之時，這個熱核被稱為Wolf-Rayet型恆星，這顆恆星的表面溫度約為50000攝氏度，存在於每小時600萬公里的“快速”風中，它的外層猛烈地沸騰。來自該星球的輻射，加熱緩慢移動的紅色巨大氣氛，並形成一個複雜而優雅的細絲形狀的殼，被稱為行星狀星雲，當我們用小型望遠鏡觀察時，它看起來就像行星的圓盤。科學家們通過X射線圖像，顯示了由快速恆星風壓縮和加熱的數百萬度氣體雲。而最終，恆星中心將坍縮形成一顆新的白矮星。
白矮星的悖論和“停車場”原理
白矮星具有低光度、高密度、高溫度的特點，處於恆星演化的末期階段，外部覆蓋一層氫氣與氦氣，主要由碳構成。雖然根據觀測資料統計數據來看，宇宙中大約有3%的恆星是白矮星，但理論分析與推算則認為，白矮星的數量應該會佔全部恆星的10%左右。至於白矮星的冷卻速率，則基本上依賴於兩個方面，首先，其內部儲存了多少熱能；其次，能量從熱的內核以多快的速率經過稀薄而不透明的外層損失掉。一顆與地球體積相當的白矮星的表面重力，約等於地球表面的18萬倍，處於如此高壓力下的白矮星，任何物體都已不復存在，就連原子都會被壓碎了，電子脫離了原子軌道變為自由電子。
在白矮星狀態下，恆星中包含的所有物質，減去在紅巨星階段中被吹走的數量，都將被填充到原始恆星大小的百萬分之一的體積中。而用這種材料能製成橄欖大小的物體，大約與汽車的質量相同！在恆星坍縮形成白矮星之後的十億年左右，它是“白色”的高溫球體，其表面溫度約為2萬攝氏度。當它們第一次被發現時，白矮星給天文學家帶來了悖論。如果白矮星不能通過核聚變產生能量，它怎麼能產生防止其進一步坍縮所需的壓力？
在宇宙之中，白矮星是最暗的恆星之一。但即便如此，自19世紀中期科學家們通過光學望遠鏡觀測到第一顆白矮星以來，這種恆星類別一直吸引著天文學家們的注意力。之所以會引起這種興趣，不外乎兩個原因。其一，白矮星代表了一種有趣的物質狀態; 其二，它是大多數恆星、包括我們的太陽的最終命運。當它們到達生命週期的最後階段，核心以外的物質都拋離了恆星本體，並向外擴散成為星雲，而殘留下來的內核就是成為了白矮星。當一顆恆星坍縮成白矮星，引發了白矮星的悖論，我們應該如何通過 “停車場”瞭解其工作原理，而觀察新形成的白矮星的性質又有哪些方法？
恆星如何坍縮成一顆白矮星
一顆恆星經歷了能源危機的時候，就是當這顆恆星基本不可再生的能源氫氣用完時，此時它的核心開始崩潰，在塌縮的芯的邊緣上的“氫殼”也將被壓縮和加熱。在氫聚變反應之後，將在核心進行氦聚變，氦燃燒成碳和氧的三氦聚變過程，被科學家們稱為恆星所存在的“ 紅巨星 ”階段。在紅巨星階段之後的大約一億年，所有恆星的可用能源資源都將耗盡，氦開始聚變成碳，但隨著中心附近的溫度繼續上升，使得碳也轉變為了其他元素，並且，紅巨星外部也開始發生不穩定的脈動振盪。當恆星的不穩定狀態達到極限後，紅巨星便會進行爆發，疲憊不堪的紅巨星將從外層噴出，留下一個熱芯。
當天文學家首次發現這些天體之時，這個熱核被稱為Wolf-Rayet型恆星，這顆恆星的表面溫度約為50000攝氏度，存在於每小時600萬公里的“快速”風中，它的外層猛烈地沸騰。來自該星球的輻射，加熱緩慢移動的紅色巨大氣氛，並形成一個複雜而優雅的細絲形狀的殼，被稱為行星狀星雲，當我們用小型望遠鏡觀察時，它看起來就像行星的圓盤。科學家們通過X射線圖像，顯示了由快速恆星風壓縮和加熱的數百萬度氣體雲。而最終，恆星中心將坍縮形成一顆新的白矮星。
白矮星的悖論和“停車場”原理
白矮星具有低光度、高密度、高溫度的特點，處於恆星演化的末期階段，外部覆蓋一層氫氣與氦氣，主要由碳構成。雖然根據觀測資料統計數據來看，宇宙中大約有3%的恆星是白矮星，但理論分析與推算則認為，白矮星的數量應該會佔全部恆星的10%左右。至於白矮星的冷卻速率，則基本上依賴於兩個方面，首先，其內部儲存了多少熱能；其次，能量從熱的內核以多快的速率經過稀薄而不透明的外層損失掉。一顆與地球體積相當的白矮星的表面重力，約等於地球表面的18萬倍，處於如此高壓力下的白矮星，任何物體都已不復存在，就連原子都會被壓碎了，電子脫離了原子軌道變為自由電子。
在白矮星狀態下，恆星中包含的所有物質，減去在紅巨星階段中被吹走的數量，都將被填充到原始恆星大小的百萬分之一的體積中。而用這種材料能製成橄欖大小的物體，大約與汽車的質量相同！在恆星坍縮形成白矮星之後的十億年左右，它是“白色”的高溫球體，其表面溫度約為2萬攝氏度。當它們第一次被發現時，白矮星給天文學家帶來了悖論。如果白矮星不能通過核聚變產生能量，它怎麼能產生防止其進一步坍縮所需的壓力？
用莎士比亞的話來說，它似乎不可能，但它們在哪裡模糊地發光，並提醒科學家他們的理論是錯誤的。直到物質量子理論在20世紀20年代發展出來之前，這個悖論才得以解決。該理論表明，在極高密度的所謂“退化”狀態下，物質會產生一種在地面實驗室中從未觀察到的新型壓力，這是因為量子理論禁止一個以上的電子佔據相同的能量狀態。要直觀的瞭解其工作原理，我們可以從停車場這個場景出發：每個空間只允許一輛車，當有很多空地時，停車場的運動很少。
隨著汽車偶爾的進入停車場，它會很快停了下來，但是，當停車場已滿時，圖片會發生變化。當駕駛員尋找空間時，汽車從一排移動到另一排，持續不斷。無論何時打開空間，壓力都會建立起來，而極其密集的物質就像一個擁擠的停車場。所有的低能量“停車位”都被採用，因此電子被迫進入更高的能量狀態，不是因為它們很熱，而是因為沒有其他地方可以去。這便產生了“退化”電子壓力，這是電子的特徵，而不是所有低能態被佔據的事實，正是這種壓力防止了白矮星在自身重量下坍塌。
在宇宙之中，白矮星是最暗的恆星之一。但即便如此，自19世紀中期科學家們通過光學望遠鏡觀測到第一顆白矮星以來，這種恆星類別一直吸引著天文學家們的注意力。之所以會引起這種興趣，不外乎兩個原因。其一，白矮星代表了一種有趣的物質狀態; 其二，它是大多數恆星、包括我們的太陽的最終命運。當它們到達生命週期的最後階段，核心以外的物質都拋離了恆星本體，並向外擴散成為星雲，而殘留下來的內核就是成為了白矮星。當一顆恆星坍縮成白矮星，引發了白矮星的悖論，我們應該如何通過 “停車場”瞭解其工作原理，而觀察新形成的白矮星的性質又有哪些方法？
恆星如何坍縮成一顆白矮星
一顆恆星經歷了能源危機的時候，就是當這顆恆星基本不可再生的能源氫氣用完時，此時它的核心開始崩潰，在塌縮的芯的邊緣上的“氫殼”也將被壓縮和加熱。在氫聚變反應之後，將在核心進行氦聚變，氦燃燒成碳和氧的三氦聚變過程，被科學家們稱為恆星所存在的“ 紅巨星 ”階段。在紅巨星階段之後的大約一億年，所有恆星的可用能源資源都將耗盡，氦開始聚變成碳，但隨著中心附近的溫度繼續上升，使得碳也轉變為了其他元素，並且，紅巨星外部也開始發生不穩定的脈動振盪。當恆星的不穩定狀態達到極限後，紅巨星便會進行爆發，疲憊不堪的紅巨星將從外層噴出，留下一個熱芯。
當天文學家首次發現這些天體之時，這個熱核被稱為Wolf-Rayet型恆星，這顆恆星的表面溫度約為50000攝氏度，存在於每小時600萬公里的“快速”風中，它的外層猛烈地沸騰。來自該星球的輻射，加熱緩慢移動的紅色巨大氣氛，並形成一個複雜而優雅的細絲形狀的殼，被稱為行星狀星雲，當我們用小型望遠鏡觀察時，它看起來就像行星的圓盤。科學家們通過X射線圖像，顯示了由快速恆星風壓縮和加熱的數百萬度氣體雲。而最終，恆星中心將坍縮形成一顆新的白矮星。
白矮星的悖論和“停車場”原理
白矮星具有低光度、高密度、高溫度的特點，處於恆星演化的末期階段，外部覆蓋一層氫氣與氦氣，主要由碳構成。雖然根據觀測資料統計數據來看，宇宙中大約有3%的恆星是白矮星，但理論分析與推算則認為，白矮星的數量應該會佔全部恆星的10%左右。至於白矮星的冷卻速率，則基本上依賴於兩個方面，首先，其內部儲存了多少熱能；其次，能量從熱的內核以多快的速率經過稀薄而不透明的外層損失掉。一顆與地球體積相當的白矮星的表面重力，約等於地球表面的18萬倍，處於如此高壓力下的白矮星，任何物體都已不復存在，就連原子都會被壓碎了，電子脫離了原子軌道變為自由電子。
在白矮星狀態下，恆星中包含的所有物質，減去在紅巨星階段中被吹走的數量，都將被填充到原始恆星大小的百萬分之一的體積中。而用這種材料能製成橄欖大小的物體，大約與汽車的質量相同！在恆星坍縮形成白矮星之後的十億年左右，它是“白色”的高溫球體，其表面溫度約為2萬攝氏度。當它們第一次被發現時，白矮星給天文學家帶來了悖論。如果白矮星不能通過核聚變產生能量，它怎麼能產生防止其進一步坍縮所需的壓力？
用莎士比亞的話來說，它似乎不可能，但它們在哪裡模糊地發光，並提醒科學家他們的理論是錯誤的。直到物質量子理論在20世紀20年代發展出來之前，這個悖論才得以解決。該理論表明，在極高密度的所謂“退化”狀態下，物質會產生一種在地面實驗室中從未觀察到的新型壓力，這是因為量子理論禁止一個以上的電子佔據相同的能量狀態。要直觀的瞭解其工作原理，我們可以從停車場這個場景出發：每個空間只允許一輛車，當有很多空地時，停車場的運動很少。
隨著汽車偶爾的進入停車場，它會很快停了下來，但是，當停車場已滿時，圖片會發生變化。當駕駛員尋找空間時，汽車從一排移動到另一排，持續不斷。無論何時打開空間，壓力都會建立起來，而極其密集的物質就像一個擁擠的停車場。所有的低能量“停車位”都被採用，因此電子被迫進入更高的能量狀態，不是因為它們很熱，而是因為沒有其他地方可以去。這便產生了“退化”電子壓力，這是電子的特徵，而不是所有低能態被佔據的事實，正是這種壓力防止了白矮星在自身重量下坍塌。
白矮星的性質有哪些觀察方式
通過使用相對論和量子力學來證明退化電子壓力，科學家們目前能做的只有這些。但如果白矮星的質量大於太陽質量的1.4倍，也就是所謂的Chandrasekhar極限，那麼它將會繼續崩潰。在雙星系統中，如果附近的一顆伴星將足夠的物質傾倒在白矮星上，並以將其推過錢德拉塞卡極限時，就會發生這種情況。而由此產生的白矮星坍塌和爆炸，則被認為是造成所謂的Ia型超新星的原因。因為它們很快就會變冷並變暗，所以要對白矮星進行觀察是很困難的一件事。
當它們非常年輕和炎熱時，它們的表面會產生X射線，在極少數情況下，X射線望遠鏡會提供有關新形成的白矮星性質的寶貴信息。幸運的是，還有其他可能的條件允許天文學家觀察白矮星的X射線。比如，當白矮星從附近的伴星中捕獲物質時，就會發生這些機會，當捕獲的物質落到白矮星的表面時，它會加速並獲得能量。當這種能量進入白矮星表面、或正好在白矮星表面上方的加熱氣體達到幾百萬度的溫度，熱氣體就會在X射線中發出明亮的光芒。科學家們可以通過仔細分析這個過程，以揭示白矮星的質、旋轉速度，以及物質落到它上面的速度。
在宇宙之中，白矮星是最暗的恆星之一。但即便如此，自19世紀中期科學家們通過光學望遠鏡觀測到第一顆白矮星以來，這種恆星類別一直吸引著天文學家們的注意力。之所以會引起這種興趣，不外乎兩個原因。其一，白矮星代表了一種有趣的物質狀態; 其二，它是大多數恆星、包括我們的太陽的最終命運。當它們到達生命週期的最後階段，核心以外的物質都拋離了恆星本體，並向外擴散成為星雲，而殘留下來的內核就是成為了白矮星。當一顆恆星坍縮成白矮星，引發了白矮星的悖論，我們應該如何通過 “停車場”瞭解其工作原理，而觀察新形成的白矮星的性質又有哪些方法？
恆星如何坍縮成一顆白矮星
一顆恆星經歷了能源危機的時候，就是當這顆恆星基本不可再生的能源氫氣用完時，此時它的核心開始崩潰，在塌縮的芯的邊緣上的“氫殼”也將被壓縮和加熱。在氫聚變反應之後，將在核心進行氦聚變，氦燃燒成碳和氧的三氦聚變過程，被科學家們稱為恆星所存在的“ 紅巨星 ”階段。在紅巨星階段之後的大約一億年，所有恆星的可用能源資源都將耗盡，氦開始聚變成碳，但隨著中心附近的溫度繼續上升，使得碳也轉變為了其他元素，並且，紅巨星外部也開始發生不穩定的脈動振盪。當恆星的不穩定狀態達到極限後，紅巨星便會進行爆發，疲憊不堪的紅巨星將從外層噴出，留下一個熱芯。
當天文學家首次發現這些天體之時，這個熱核被稱為Wolf-Rayet型恆星，這顆恆星的表面溫度約為50000攝氏度，存在於每小時600萬公里的“快速”風中，它的外層猛烈地沸騰。來自該星球的輻射，加熱緩慢移動的紅色巨大氣氛，並形成一個複雜而優雅的細絲形狀的殼，被稱為行星狀星雲，當我們用小型望遠鏡觀察時，它看起來就像行星的圓盤。科學家們通過X射線圖像，顯示了由快速恆星風壓縮和加熱的數百萬度氣體雲。而最終，恆星中心將坍縮形成一顆新的白矮星。
白矮星的悖論和“停車場”原理
白矮星具有低光度、高密度、高溫度的特點，處於恆星演化的末期階段，外部覆蓋一層氫氣與氦氣，主要由碳構成。雖然根據觀測資料統計數據來看，宇宙中大約有3%的恆星是白矮星，但理論分析與推算則認為，白矮星的數量應該會佔全部恆星的10%左右。至於白矮星的冷卻速率，則基本上依賴於兩個方面，首先，其內部儲存了多少熱能；其次，能量從熱的內核以多快的速率經過稀薄而不透明的外層損失掉。一顆與地球體積相當的白矮星的表面重力，約等於地球表面的18萬倍，處於如此高壓力下的白矮星，任何物體都已不復存在，就連原子都會被壓碎了，電子脫離了原子軌道變為自由電子。
在白矮星狀態下，恆星中包含的所有物質，減去在紅巨星階段中被吹走的數量，都將被填充到原始恆星大小的百萬分之一的體積中。而用這種材料能製成橄欖大小的物體，大約與汽車的質量相同！在恆星坍縮形成白矮星之後的十億年左右，它是“白色”的高溫球體，其表面溫度約為2萬攝氏度。當它們第一次被發現時，白矮星給天文學家帶來了悖論。如果白矮星不能通過核聚變產生能量，它怎麼能產生防止其進一步坍縮所需的壓力？
用莎士比亞的話來說，它似乎不可能，但它們在哪裡模糊地發光，並提醒科學家他們的理論是錯誤的。直到物質量子理論在20世紀20年代發展出來之前，這個悖論才得以解決。該理論表明，在極高密度的所謂“退化”狀態下，物質會產生一種在地面實驗室中從未觀察到的新型壓力，這是因為量子理論禁止一個以上的電子佔據相同的能量狀態。要直觀的瞭解其工作原理，我們可以從停車場這個場景出發：每個空間只允許一輛車，當有很多空地時，停車場的運動很少。
隨著汽車偶爾的進入停車場，它會很快停了下來，但是，當停車場已滿時，圖片會發生變化。當駕駛員尋找空間時，汽車從一排移動到另一排，持續不斷。無論何時打開空間，壓力都會建立起來，而極其密集的物質就像一個擁擠的停車場。所有的低能量“停車位”都被採用，因此電子被迫進入更高的能量狀態，不是因為它們很熱，而是因為沒有其他地方可以去。這便產生了“退化”電子壓力，這是電子的特徵，而不是所有低能態被佔據的事實，正是這種壓力防止了白矮星在自身重量下坍塌。
白矮星的性質有哪些觀察方式
通過使用相對論和量子力學來證明退化電子壓力，科學家們目前能做的只有這些。但如果白矮星的質量大於太陽質量的1.4倍，也就是所謂的Chandrasekhar極限，那麼它將會繼續崩潰。在雙星系統中，如果附近的一顆伴星將足夠的物質傾倒在白矮星上，並以將其推過錢德拉塞卡極限時，就會發生這種情況。而由此產生的白矮星坍塌和爆炸，則被認為是造成所謂的Ia型超新星的原因。因為它們很快就會變冷並變暗，所以要對白矮星進行觀察是很困難的一件事。
當它們非常年輕和炎熱時，它們的表面會產生X射線，在極少數情況下，X射線望遠鏡會提供有關新形成的白矮星性質的寶貴信息。幸運的是，還有其他可能的條件允許天文學家觀察白矮星的X射線。比如，當白矮星從附近的伴星中捕獲物質時，就會發生這些機會，當捕獲的物質落到白矮星的表面時，它會加速並獲得能量。當這種能量進入白矮星表面、或正好在白矮星表面上方的加熱氣體達到幾百萬度的溫度，熱氣體就會在X射線中發出明亮的光芒。科學家們可以通過仔細分析這個過程，以揭示白矮星的質、旋轉速度，以及物質落到它上面的速度。
在某些特殊情況下，積聚在表面上的物質會變得特別熱和緻密，從而導致核反應的發生。當發生這種情況時，白矮星會突然變得明亮10000倍，因為所謂的新星爆發爆炸性的將其外層吹走了。一個月左右後，這樣的興奮會結束，週期又重新開始。將白矮星視為“燒燬”或“死亡”的恆星，可能會產生一些誤導，它更像是從一個階段到另一個階段的轉變或變形。正如X射線觀察證明的那樣，在適當的條件下，一顆古老的恆星確實表現得非常活潑。
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