白矮星是奇怪的物体。它们很小，也不是很重（因此它们的名字中有“矮星”的部分），它们主要辐射白光。天文学家也把它们称为“退化矮星”，因为它们实际上是恒星核心的残余物，含有非常稠密的“退化”物质。

许多恒星在“衰老”过程中会变成白矮星。它们中的大多数起源于类似于我们太阳的恒星。我们的太阳不知何故会变成一颗奇怪的、缩小的迷你恒星，这似乎很奇怪，但它将在数十亿年后发生。天文学家已经在银河系周围看到了这些奇怪的小天体。他们甚至知道当他们冷却时会发生什么：他们会变成黑矮星。

星星的生命

要了解白矮星及其形成方式，了解恒星的生命周期很重要。一般情况很简单。这些巨大的过热气体沸腾球形成气体云，并通过核聚变的能量发光。他们一生都在变化，经历着不同而有趣的阶段。他们一生中的大部分时间都在将氢转化为氦并产生热量和光。天文学家将这些恒星绘制成一张称为“主序列”的图表，该图表显示了它们的演化阶段。

一旦恒星达到一定年龄，它们就会过渡到新的存在阶段。最终，他们会以某种方式死去，并留下关于他们自己的迷人证据。有一些真正奇异的物体是大质量恒星演化而成的，比如黑洞和中子星。另一些人则以一种叫做白矮星的不同类型的物体结束生命。

创造白矮星

恒星是如何变成白矮星的？它的进化路径取决于它的质量。一颗质量相当于太阳质量八倍或八倍以上的高质量恒星在其主序列上会以超新星的形式爆炸，并形成中子星或黑洞。我们的太阳不是一颗大质量的恒星，所以它，以及与它非常相似的恒星，会变成白矮星，这包括太阳，质量比太阳低的恒星，以及其他介于太阳质量和超巨星质量之间的恒星。

低质量恒星（质量约为太阳质量的一半）非常轻，以至于它们的核心温度永远不足以将氦熔合成碳和氧（氢熔合后的下一步）。一旦一颗低质量恒星的氢燃料耗尽，它的核心就无法抵挡上面各层的重量，而全部向内坍缩。恒星的剩余部分将压缩成氦白矮星，这是一个主要由氦-4核组成的物体

任何恒星存活的时间与其质量成正比。变为氦白矮星的低质量恒星需要比宇宙年龄更长的时间才能达到它们的最终状态。它们冷却得非常非常慢。因此，没有人见过一颗真正完全冷却下来的星星，然而这些奇怪的星星是相当罕见的。这并不是说它们不存在。有一些候选者，但它们通常出现在双星系统中，这表明某种质量损失是它们产生的原因，或者至少是加速过程的原因。

太阳将变成白矮星

我们确实看到了许多其他白矮星，它们的生命起源于更像太阳的恒星。这些白矮星，也被称为简并矮星，是主星序质量在0.5到8太阳质量之间的恒星的端点。像我们的太阳一样，这些恒星一生中的大部分时间都在核心将氢聚变为氦。

一旦氢燃料耗尽，核心就会压缩，恒星就会膨胀成红巨星。它加热核心，直到氦熔化生成碳。当氦耗尽时，碳开始熔化，生成较重的元素。这个过程的技术术语是“三重α过程”：两个氦核融合形成铍，然后再融合一个额外的氦生成碳。）

一旦堆芯中的氦全部熔化，堆芯将再次压缩。但是，堆芯温度不会达到足以熔化碳或氧的温度。相反，它“变硬”，恒星进入第二个红巨星阶段。最终，恒星的外层被轻轻地吹走，形成一个行星状星云。留下的是碳氧核，白矮星的心脏。我们的太阳很可能在几十亿年后开始这一过程。

白矮星的死亡：制造黑矮星

当白矮星停止通过核聚变产生能量时，从技术上讲它不再是恒星。这是一个恒星遗迹。它仍然很热，但不是因为它的核心活动。把白矮星生命的最后阶段想象成一团即将熄灭的余烬。随着时间的推移，它会冷却，最终变得非常冷，会变成一个冰冷的死灰烬，有人称之为“黑矮星”。目前还没有已知的白矮星能做到这一点。这是因为这个过程需要几十亿年才能发生。由于宇宙只有140亿年的历史，即使是最早的白矮星也没有足够的时间完全冷却成为黑矮星。

关键外卖

• 所有恒星都会老化，最终演化出不存在的状态。
• 超大质量恒星以超新星的形式爆炸，留下中子星和黑洞。
• 像太阳这样的恒星将演化成白矮星。
• 白矮星是失去所有外层的恒星核心的残余。
• 在宇宙历史上没有白矮星完全冷却。

来源

• NASA，NASA，imagine.gsfc.NASA.gov/science/objects/dwarfs1.html。
• “恒星演化”，www.aavso.org/Stellar-Evolution。
• “白矮星|宇宙”，天体物理学和超级计算中心，天文学，swn.edu.au/COSMOS/W/White Dwarf。

由卡罗琳·柯林斯·彼得森编辑。