黑矮星(Black Dwarf)是中小質(zhì)量恒星演化的最后期。大約1個太陽質(zhì)量恒星演化的終極產(chǎn)物。它由低溫簡并電子氣體組成,由于整個星體處于最低的能態(tài),因此無法再產(chǎn)生能量輻射了。以碳為主和少量塵埃構(gòu)成。
黑矮星是假想中的恒星殘骸,是當(dāng)一顆白矮星的溫度低到不再能發(fā)出可以被偵測到的光或熱的狀態(tài)。由于一顆白矮星要達(dá)到此種狀態(tài)所需要的時間大約為200萬億年,遠(yuǎn)高過當(dāng)前137億年的宇宙年齡,因此在現(xiàn)今的宇宙中不可能存在著黑矮星。
而溫度最低的白矮星將會是宇宙年齡的一個觀測極限。黑矮星這個名稱也曾被用在次恒星天體,是指那些沒有足夠的質(zhì)量,大約0.08太陽質(zhì)量以下,維持氫燃燒的核融合。這種天體目前通通稱為棕矮星,這是在1970年代提出的名詞。同樣的,黑矮星也不能與黑洞或中子星混為一談。
概念
黑矮星 (Black dwarf) 是類似太陽質(zhì)量大小的白矮星(或質(zhì)量較小的中子星)繼續(xù)演變的產(chǎn)物,其表面溫度下降,停止發(fā)光發(fā)熱。
黑矮星是理論上估計(jì)未來將會出現(xiàn)的天體﹐指質(zhì)量大致為一個太陽質(zhì)量或更小的恒星最終演化而成的天體﹐它處于冷簡并態(tài)﹐不再發(fā)出輻射能。由于一顆恒星由形成至演變?yōu)楹诎堑纳芷诒痊F(xiàn)今宇宙的年齡還要長,因此現(xiàn)時的宇宙并沒有任何黑矮星。假如現(xiàn)時的宇宙有黑矮星存在的話,偵測它們的難度也極高。因?yàn)樗鼈円淹V狗懦鲚椛洌词褂幸彩菢O微量,且多被背景輻射所遮蓋,因此偵測的方法只有使用重力偵測,但此方法對于質(zhì)量較小的星效用不大,這個問題在于偵測到了一顆和白矮星大小相仿的不發(fā)光星體,以現(xiàn)有技術(shù)很難區(qū)分它是行星還是黑矮星。
黑矮星是假想中的恒星殘骸,是當(dāng)一顆白矮星的溫度低到不再能發(fā)出可以被偵測到的光或熱的狀態(tài)。由于一顆白矮星要達(dá)到此種狀態(tài)所需要的時間遠(yuǎn)高過當(dāng)前已有137億年的宇宙年齡,因此在現(xiàn)今的宇宙中尚不可能有黑矮星的存在,而溫度最低的白矮星將會是宇宙年齡的一個觀測極限。
白矮星是由主序帶上中或低質(zhì)量的恒星(質(zhì)量上限在9或10倍太陽質(zhì)量),在它擁有的溫度能使用的元素都在融合中耗盡或驅(qū)散之后的殘骸??一個高密度的電子簡并物質(zhì)除了緩慢的熱輻射之外,最終將成為一顆黑矮星。
如果真有黑矮星存在,它也很難被偵測到,因?yàn)橐勒斩x,它們只有很少的輻射。一種理論認(rèn)為可以利用重力的擾動來檢出。
矮星
矮星(Dwarfstar)原指本身光度較弱的星﹐現(xiàn)專指恒星光譜分類中光度級為V的星﹐即等同于主序星。光譜型為O﹑B﹑A的矮星稱為藍(lán)矮星(如織女一﹑天狼星)﹐光譜型為F﹑G的矮星稱為黃矮星(如太陽)﹐光譜型為K及更晚的矮星稱為紅矮星(如南門二丙星)。但白矮星﹑褐矮星﹑黑矮星則另有所指﹐并非矮星。物質(zhì)處在簡并態(tài)的一類弱光度恒星“簡并矮星”也不屬矮星之列。
褐矮星(又稱棕矮星,一般多稱為褐矮星)是介于氣態(tài)巨行星和恒星之間的天體,俗稱“失敗的恒星”。褐矮星質(zhì)量的質(zhì)量介于木星的13~80倍,也就是大于13倍木星質(zhì)量而小于0.08倍太陽質(zhì)量,然而只有大于0.08倍太陽質(zhì)量才能點(diǎn)燃?xì)渚圩儯职堑闹亓Σ蛔阋允箽湓赢a(chǎn)生核聚變。不過,褐矮星可以通過引力勢能的轉(zhuǎn)化發(fā)光發(fā)熱,也能引發(fā)簡單的元素聚變(和人類制造的氫彈一個原理),但能量極低。
白矮星是像太陽一樣的一顆恒星的遺核,只有大于0.5倍太陽質(zhì)量才能進(jìn)入主序星階段并最終有能力坍[tān]縮成白矮星。白矮星是中小質(zhì)量的恒星在“燃料”用完,死亡后遺留下的恒星核,因溫度較高,故稱做白矮星。白矮星逐漸冷卻后,會成為很不明顯的黑矮星。
天文研究
由于白矮星未來的演化還有物理學(xué)上的問題,像是暗物質(zhì)的性質(zhì)和質(zhì)子衰變等的可能性和速率等,我們的理解依然很貧乏;也不知道需要多久的時間白矮星才會冷卻成黑暗無光的狀態(tài)。
然而,如果大質(zhì)量弱相互作用粒子存在,可能會因?yàn)榱W拥倪@種作用,使白矮星變得更溫暖,而需要大約10秭[zǐ]年。如果質(zhì)子不穩(wěn)定,白矮星會因?yàn)橘|(zhì)子衰變而維持住溫度。理論上質(zhì)子的生命期長達(dá)103?(10澗)年,Adams和Laughlin計(jì)算質(zhì)子衰變會使一顆年老的、質(zhì)量為太陽質(zhì)的恒星的表面有效溫度升高大約0.06K。雖然很冷,但仍比未來103?(10澗)年后的宇宙背景輻射要高。
參考資料 >
白矮星最終會變?yōu)楹诎牵磕菫楹螐奈窗l(fā)現(xiàn)黑矮星?原來如此.新浪網(wǎng).2021-04-16