天體物理學導論/黑矮星

黑矮星

黑矮星被認為是初始質量介於 0.07 到 10 個太陽質量的恆星的最終階段。在經歷紅巨星階段後，恆星質量的很大一部分會以行星狀星雲的形式丟擲。剩下的就是一個白矮星，它最初非常熱，但不會透過核聚變產生任何新的能量 - 它由電子簡併壓支撐著。白矮星冷卻非常緩慢，最終會變成死亡的黑矮星。這個過程需要很長時間，宇宙被認為還沒有足夠古老到包含黑矮星，所以它們是理論上的天體。

黑矮星是一種冷卻到宇宙微波背景輻射溫度的白矮星，因此是不可見的。與紅矮星、褐矮星和白矮星不同，黑矮星完全是假設的。

一旦一顆恆星演化成白矮星，它就再也沒有內部熱源，它發光只是因為它仍然很熱。就像從烤箱裡拿出來的東西一樣，白矮星被單獨放置後會冷卻下來，直到它的溫度與周圍環境相同。與今晚的晚餐不同，晚餐透過對流、傳導和輻射冷卻，而白矮星只通過輻射冷卻。

由於電子簡併壓阻止它坍縮成黑洞，白矮星是一個極好的熱量導體。因此，白矮星冷卻的速度很容易計算出來……它只取決於它的初始溫度、質量和成分（大多數是碳加氧；一些可能主要是氧、氖和鎂；其他的是氦）。至少，白矮星核心的一部分可能會結晶，冷卻曲線在那時會有一些凸起。

宇宙只有 137 億年的歷史，所以即使是 130 億年前形成的白矮星（不太可能；變成白矮星的恆星需要大約 10 億年才能做到這一點）它仍然會有幾千度的溫度。迄今為止觀測到的最冷的白矮星的溫度略低於 3000 開氏度。在它變成黑矮星之前還有很長的路要走。