第485章 電子簡併星

  第485章 電子簡併星

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  其實要不是有電子簡併態抵擋著，那麼也就不會有白矮星了，宇宙中所有的恆星都會變成中子星或者夸克星，或者黑洞了，所以白矮星又被成為電子簡併星。

  要知道中低質量的恆星在主序星階段，氫聚變反應結束以後，將在核心進行氦聚變，即每三個氦核聚變成一個碳核，碳核再捕獲另外的氦核而形成氧核，並膨脹成為一顆紅巨星。

  當然和氫聚變不同，氦聚變的反應可是非常快的，所以就會形成氦閃，太陽就是如此，其實如果不是氦聚變的太快了，要是和氫聚變那樣的慢，那麼劉秀所在的藍星也不用裝上行星發動機跑路了。

  這就好比TNT用火柴引燃，那就是取暖做飯的燃料，但是要用雷管引燃，那就變成要人命的炸藥了。

  而氫聚變和氦聚變雖然一樣都是聚變然後產生能量，但是二者的聚變速度那可是完全不同。

  然後當紅巨星的輻射壓力不能平衡引力，外部向外膨脹並不斷變冷，而內部氦核受引力作用收縮坍塌，被壓縮的物質不斷變熱，最終內核溫度將超過一億度，於是氦開始聚變成碳。

  經過幾百萬年，氦核燃燒殆盡，恆星的結構組成已經不那麼簡單了：外殼仍然是以氫為主的混合物，而在它下面有一個氦層，氦層內部還埋有一個碳球。

  核反應過程變得更加複雜，中心附近的溫度繼續上升，最終使碳轉變為其他元素。與此同時，紅巨星外部開始發生不穩定的脈動振盪：恆星半徑時而變大，時而又縮小，穩定的主星序恆星變為極不穩定的巨大火球，火球內部的核反應也越來越趨於不穩定，忽而強烈，忽而微弱。

  此時的恆星內部核心實際上密度已經增大到每立方厘米十噸左右，此時，在紅巨星內部，已經誕生了一顆白矮星。

  當恆星的不穩定狀態達到極限後，紅巨星會進行爆發，把核心以外的物質都拋離恆星本體，物質向外擴散成為星雲，殘留下來的內核就是我們能看到的白矮星。所以白矮星通常都由碳和氧組成。但也有可能核心的溫度可以達到燃燒碳卻仍不足以燃燒氖的溫度，這時就能形成核心由氧、氖和鎂組成的白矮星。偶爾有些由氦組成的白矮星，不過這是由聯星的質量損失造成的。

  白矮星的內部不再有物質進行核聚變反應，因此恆星不再有能量產生。這時它也不再由核聚變的熱來抵抗重力崩潰，而是由極端高密度的物質產生的電子簡併壓力來支撐。物理學上，對一顆沒有自轉的白矮星，電子簡併壓力能夠支撐的最大質量是一點四倍太陽質量，也就是錢德拉塞卡極限。

  許多碳氧白矮星的質量都接近這個極限的質量，有時經由伴星的質量傳遞，白矮星可能經由碳引爆過程爆炸成為一顆超新星。

  白矮星形成時的溫度非常高，但是因為沒有能量的來源。因此將會逐漸釋放它的熱量並解逐漸變冷，這意味著它的輻射會從最初的高色溫隨著時間逐漸減小並且轉變成紅色。經過漫長的時間，白矮星的溫度將冷卻到光度不再能被看見，而成為冷的黑矮星。

  而維持白矮星存在的電子簡併壓力則是由泡利不相容原理產生的。在恆星物理中，它造成了白矮星的存在。

  不過電子簡併壓力卻不是理解中的那個力，它是交換相互作用，和平常說的四大基本力的相互作用完全是兩碼事，它並不需要交換媒介粒子。交換相互作用只發生在全同粒子之間，本質上是一種波函數的干涉效應，不涉及任何「力」。

  它類似於分子熱運動，溫度升高時，分子熱運動加劇，物體體積增大，這時我們並不能認為是某種力使該物體體積增大。所以我們可以將電子簡併壓力想像為由「電子熱運動」產生的電子氣壓。

  其實電子簡併壓力是無處不在的，只是在通常情況下，這個壓力小得可以忽略。但當電子數密度足夠高，溫度足夠低時，它就會占主導地位。比如在白矮星中，原子間的電磁力頂不住萬有引力的猛烈擠壓，原子的電子殼層被壓碎，形成自由電子在晶格中穿行，或者說原子核漂浮在電子海洋中的狀態。

  此時就可以把這時的情況想像為所有原子核和電子共同形成了一個超大分子，而根據泡利不相容原理，分子軌道中的一個原子軌道只能容納兩個自旋方向相反的電子。

  由於軌道能級越低，電子距離原子核越近。當物質被壓縮到極大的密度時，萬有引力會竭力拉近電子與原子核之間的距離，這時低能級軌道將被電子擠滿。泡利不相容原理不容許兩個電子處在同一個狀態，相互靠近的電子將產生一種新的排斥力，阻止體積的進一步縮小。

  當然此時的電子簡併的力量就可以和引力持平，從而維持白矮星的形態，但是這也是在白矮星的質量比較小，一旦白矮星的質量增大，大於一點四倍太陽質量的時候，那麼就是引力打過電子簡併力的時候了。

  此時引力將會把電子壓入原子核內的質子裡從而讓原子核不復存在，所以在這個時候，白矮星就變成了中子星了。

  當然中子自然也有中字的電子簡併壓來保持中子星可以抵抗得了自身的引力，阻止繼續坍縮。

  但是當中子星的質量繼續增大超過太陽的二點一倍的時候，此時的引力自然也是繼續變大，然後壓垮中子的簡併壓，將組成中子星的中子壓碎，而中子則是由夸克所組成的。

  因此在中子星之後自然就是夸克星了，然後夸克的簡併壓繼續抵擋著引力保持微弱的平衡，不讓其繼續坍塌。

  而在現有的流浪藍星的物理學中，夸克就是組成物質的最小基本單位了，因此在夸克星之後，物質密度第一的自然就會被認為是黑洞了。

  排名第一的傢伙，它的密度達到了令人無法理解的級別，這第一名就是我們都非常熟悉的黑洞。

  黑洞同樣是由大質量的恆星坍縮而成的，但黑洞的密度之高使之存在形式與前兩者截然不同。

  現在位置流浪藍星的科學家們並確切知道黑洞內部是怎樣的，但流浪藍星的科學家們普遍認為黑洞的內部只是一個奇點，所以被吸入黑洞的物質都聚合在這一個密度高得無法理解的小點之中。

  可是最為關鍵的是，在黑洞和夸克星之間還有沒有其它的高密度星體，畢竟不能因為流浪藍星的人類探索到了夸克是物質的最小基本單位，就認為沒有更小的基本單位了。

  (本章完)

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