什么是白矮星?它最终将成为什么?

【专家解说】：白矮星，一类低光度、高温度、高密度的简并态恒星。根据对200多颗双星中的白矮星的实测数据推算，其半径接近于行星，质量约为同光度主序星质量的1．5倍（根据简并电子气体理论推算出的无自转白矮星质量上限约为1．44个太阳质量），而密度高达105～107克／厘米3。对连续辐射和氢线线翼的圆偏振观测表明，白矮星的磁场高达105～107高斯，这是与理论推算相符的。有人认为白矮星的前身可能是行星状星云的中心星，它的核能源已基本耗尽，整个星体开始慢慢冷却、晶化直至最后“死亡”。 中子星，主要由简并中子组成的致密星。 1932年发现中子后不久，朗道就提出可能有由中子组成的致密星。1934年巴德和兹成基也分别提出了中子星的概念，而且指出中子星可能产生于超新星爆发。1939年奥本海默和沃尔科夫通过计算建立了第一个中子星的模型。中子星半径的典型值约为10公里。根据对200多颗双星中的白矮星的实测数据推算，其半径接近于行星，质量约为同光度主序星质量的1．5倍（根据简并电子气体理论推算出的无自转白矮星质量上限约为1．44个太阳质量），而密度高达105～107克／厘米3。对连续辐射和氢线线翼的圆偏振观测表明，白矮星的磁场高达105～107高斯，这是与理论推算相符的。白矮星同新星和矮新星有密切的关系：许多新星和矮新星是双星，其中一个子星就是白矮星。这些新星和矮新星有一分钟到数十分钟的光度变化和X射线辐射，这可能同白矮星子星的脉动和物质吸积有关。根据统计资料估算，白矮星的总数约占全天恒星总数的3%，理论推算认为应占10%左右。在许多年老星团如毕星团中也发现了白矮，这与目前的理论预言是相符的。白矮星具有很强的表面引力，因而很早就观测到了谱线的引力红移，从而为验证相对论提供了实测的数据。 黑洞，广义相对论所预言的一种特殊天体。它的基本特征是具有一个封闭的视界。视界就是黑洞的边界。外来的物质和辐射可以进入视界以内，而机界内的任何物质都不能跑到外面。早在1798年，拉普拉斯曾根据牛顿引力理论预言存在一种类似于黑洞的夭体。他的计算结果是，一个直径比太阳大250倍而密度与地球相当的恒星，其引力场足以捕获它所发出的所有光线，而成为暗天体。1939年，奥图默等根据广义相对论证明，一个无压的尘埃球体，在自引力作用下，将能坍缩到它的引力半径的范围以内。引力半径rg=2GM／C2，式中G为万有引力常数，C为光速，M为球体的总质量。当物质球坍缩到半径为rg，这个球体所发射的光线或其他任何粒子，都不能逃到rg球以外，这就形成黑洞。对晚期致密恒星的研究证明，存在一临界质量Mc。当星体质量M>Mc，在引力坍缩后，它不可能有任何稳定的平衡态，而只能形成黑洞。在形成黑洞以前的恒星物质可以有各种不同的属性。但是，一当形成稳定的黑洞以后，几乎所有属性都不再能被观测到。黑洞热力学的一个结论是，黑洞具有一定的温度，其值与黑洞的质量成反比。1974年，霍金证明，如果考虑到黑洞周围空间中的量子涨落，则黑洞的确具有与它的温度相对应的热辐射。计及量子效应后，黑洞不再是完全“黑”的了，它也会发射，甚至出现剧烈的爆发。