白矮星演化图解

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白矮星超分子脉动白矮星核聚变恒星 |
分类: 一元二态物理(PMT) |
一般,白矮星由类太阳恒星大爆炸演化而来,其半径Rwg比恒星成长半径Rs要小一些,即Rwg<Rs。但天文观测认为,白矮星的平均半径不足1000公里,还是值得商榷的。
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这是因为,由于白矮星的超分子壳层很厚,而且它本身并不发光。我们所看到的光主要是白矮星内部核聚变区域发出的如图5-3c所示。因此,所谓的白矮星半径不足1000公里,实际是指白矮星内部核聚变区的半径。这个半径加上其外侧流体态物质的厚度和超分子壳层的厚度,才是白矮星半径。这就是白矮星看起来很小的原因,如图5-3d所示。
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图5-3 白矮星的结构与演化
如图5-3所示,白矮星具有三层结构:外层是超分子体构成的晶体外壳,中层是自激发区,中心是由高速旋转的光子电子气形成的球体。如第4章所述,自激发区与光子电子气球共同构成了一个自循环系统。
在自循环系统的持续推动下,从白矮星到脉动白矮星的演化过程大体经历了三个阶段:
第一阶段:超分子壳层逐渐增厚
随着自循环系统的持续运行(如图5-4所示),生成的各种更重的元素不断凝聚在白矮星超分子壳层的内侧,进而使白矮星的超分子壳层不断增厚。相应地,白矮星内部核聚变也趋于增强,故看上去其亮度并无明显变化。
第二阶段:自循环系统的物质输出开始发生转换
随着白矮星超分子壳层的不断增厚、内部温度压力也不断增大,光子电子气球也同步增大,使得自激发区开始不断变薄。随着白矮星内部温度压力的不断上升,自激发区内的原子核场域半径不断减小,更多的质子凝聚在一起,形成特大型原子核(类似物理学中所说的超重核,但比它大得多)。
这时,自循环系统产生的物质从形成超分子壳层开始转向生成特大型原子核。相应地,用于增厚超分子壳层的物质越来越少,直至超分子壳层不再增厚。
第三阶段:大核开始产生,形成脉动白矮星
随着生成的特大型原子核越来越多,以及内部温度压力的进一步上升,当内部压力达到临界值ρwb时,特大型原子核开始发生核聚变,形成更大的原子核,简称大核。
这种特大型核的聚变瞬间释放大量光子,通过内部流体态物质和超分子壳层内壁的反射,让我们看到了一个尺寸增大了的白矮星(如图5-3d所示)。由于这种特大型核聚变持续不断地进行,于是看上去白矮星在反复地变大和变小。天文学上将这种现象称作“脉动”,相应地,将处于“脉动”状态的白矮星称作脉动白矮星。
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图5-4 白矮星自循环系统运行原理
注:本文摘自刘泰祥著《天体演化概论》第五章,该书于2015年从中国台湾蘭壹出版社出版发行