白矮星是一種很特殊的天體,它的體積小、亮度低,但質(zhì)量大、密度極高.比如天狼星伴星(它是最早被發(fā)現(xiàn)的白矮星),體積比地球大不了多少,但質(zhì)量卻和太陽差不多.也就是說,它的密度在1000萬噸/立方米左右.根據(jù)白矮星的半徑和質(zhì)量,可以算出它的表面重力等于地球表面的1000萬-10億倍.在這樣高的壓力下,任何物體都已不復存在,連原子都被壓碎了:電子脫離了原子軌道變?yōu)樽杂呻娮?白矮星是一種晚期的恒星.根據(jù)現(xiàn)代恒星演化理論,白矮星是在紅巨星的中心形成的.當紅巨星的外部區(qū)域迅速膨脹時,氦核受反作用力卻強烈向內(nèi)收縮,被壓縮的物質(zhì)不斷變熱,最終內(nèi)核溫度將超過一億度,于是氦開始聚變成碳.經(jīng)過幾百萬年,氦核燃燒殆盡,現(xiàn)在恒星的結(jié)構(gòu)組成已經(jīng)不那么簡單了:外殼仍然是以氫為主的混和物;而在它下面有一個氦層,氦層內(nèi)部還埋有一個碳球.核反應(yīng)過程變得更加復雜,中心附近的溫度繼續(xù)上升,最終使碳轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌?與此同時,紅巨星外部開始發(fā)生不穩(wěn)定的脈動振蕩:恒星半徑時而變大,時而又縮小,穩(wěn)定的主星序恒星變?yōu)闃O不穩(wěn)定的巨大火球,火球內(nèi)部的核反應(yīng)也越來越趨于不穩(wěn)定,忽而強烈,忽而微弱.此時的恒星內(nèi)部核心實際上密度已經(jīng)增大到每立方厘米十噸左右,我們可以說,此時,在紅巨星內(nèi)部,已經(jīng)誕生了一顆白矮星.白矮星的密度為什么這樣大呢?我們知道,原子是由原子核和電子組成的,原子的質(zhì)量絕大部分集中在原子核上,而原子核的體積很小.比如氫原子的半徑為一億分之一厘米,而氫原子核的半徑只有十萬億分之一厘米.假如核的大小象一顆玻璃球,則電子軌道將在兩公里以外.而在巨大的壓力之下,電子將脫離原子核,成自由電子.這種自由電子氣體將盡可能地占據(jù)原子核之間的空隙,從而使單位空間內(nèi)包含的物質(zhì)也將大大增多,密度大大提高了.形象地說,這時原子核是“沉浸于”電子中.一般把物質(zhì)的這種狀態(tài)叫做“簡并態(tài)”.簡并電子氣體壓力與白矮星強大的重力平衡,維持著白矮星的穩(wěn)定.順便提一下,當白矮星質(zhì)量進一步增大,簡并電子氣體壓力就有可能抵抗不住自身的引力收縮,白矮星還會坍縮成密度更高的天體:中子星或黑洞.對單星系統(tǒng)而言,由于沒有熱核反應(yīng)來提供能量,白矮星在發(fā)出光熱的同時,也以同樣的速度冷卻著.經(jīng)過一百億年的漫長歲月,年老的白矮星將漸漸停止輻射而死去.它的軀體變成一個比鉆石還硬的巨大晶體——黑矮星而永存.