第485章 电子简并星

其实要不是有电子简并态抵挡着，那么也就不会有白矮星了，宇宙中所有的恒星都会变成中子星或者夸克星，或者黑洞了，所以白矮星又被成为电子简并星。

要知道中低质量的恒星在主序星阶段，氢聚变反应结束以后，将在核心进行氦聚变，即每三个氦核聚变成一个碳核，碳核再捕获另外的氦核而形成氧核，并膨胀成为一颗红巨星。

当然和氢聚变不同，氦聚变的反应可是非常快的，所以就会形成氦闪，太阳就是如此，其实如果不是氦聚变的太快了，要是和氢聚变那样的慢，那么刘秀所在的蓝星也不用装上行星发动机跑路了。

这就好比TNT用火柴引燃，那就是取暖做饭的燃料，但是要用雷管引燃，那就变成要人命的炸药了。

而氢聚变和氦聚变虽然一样都是聚变然后产生能量，但是二者的聚变速度那可是完全不同。

然后当红巨星的辐射压力不能平衡引力，外部向外膨胀并不断变冷，而内部氦核受引力作用收缩坍塌，被压缩的物质不断变热，最终内核温度将超过一亿度，于是氦开始聚变成碳。

经过几百万年，氦核燃烧殆尽，恒星的结构组成已经不那么简单了：外壳仍然是以氢为主的混合物，而在它下面有一个氦层，氦层内部还埋有一个碳球。

核反应过程变得更加复杂，中心附近的温度继续上升，最终使碳转变为其他元素。与此同时，红巨星外部开始发生不稳定的脉动振荡：恒星半径时而变大，时而又缩小，稳定的主星序恒星变为极不稳定的巨大火球，火球内部的核反应也越来越趋于不稳定，忽而强烈，忽而微弱。

此时的恒星内部核心实际上密度已经增大到每立方厘米十吨左右，此时，在红巨星内部，已经诞生了一颗白矮星。

当恒星的不稳定状态达到极限后，红巨星会进行爆发，把核心以外的物质都抛离恒星本体，物质向外扩散成为星云，残留下来的内核就是我们能看到的白矮星。所以白矮星通常都由碳和氧组成。但也有可能核心的温度可以达到燃烧碳却仍不足以燃烧氖的温度，这时就能形成核心由氧、氖和镁组成的白矮星。偶尔有些由氦组成的白矮星，不过这是由联星的质量损失造成的。

白矮星的内部不再有物质进行核聚变反应，因此恒星不再有能量产生。这时它也不再由核聚变的热来抵抗重力崩溃，而是由极端高密度的物质产生的电子简并压力来支撑。物理学上，对一颗没有自转的白矮星，电子简并压力能够支撑的最大质量是一点四倍太阳质量，也就是钱德拉塞卡极限。

许多碳氧白矮星的质量都接近这個极限的质量，有时经由伴星的质量传递，白矮星可能经由碳引爆过程爆炸成为一颗超新星。

白矮星形成时的温度非常高，但是因为没有能量的来源。因此将会逐渐释放它的热量并解逐渐变冷，这意味着它的辐射会从最初的高色温随着时间逐渐减小并且转变成红色。经过漫长的时间，白矮星的温度将冷却到光度不再能被看见，而成为冷的黑矮星。

而维持白矮星存在的电子简并压力则是由泡利不相容原理产生的。在恒星物理中，它造成了白矮星的存在。

不过电子简并压力却不是理解中的那个力，它是交换相互作用，和平常说的四大基本力的相互作用完全是两码事，它并不需要交换媒介粒子。交换相互作用只发生在全同粒子之间，本质上是一种波函数的干涉效应，不涉及任何“力”。

它类似于分子热运动，温度升高时，分子热运动加剧，物体体积增大，这时我们并不能认为是某种力使该物体体积增大。所以我们可以将电子简并压力想象为由“电子热运动”产生的电子气压。

其实电子简并压力是无处不在的，只是在通常情况下，这个压力小得可以忽略。但当电子数密度足够高，温度足够低时，它就会占主导地位。
比如在白矮星中，原子间的电磁力顶不住万有引力的猛烈挤压，原子的电子壳层被压碎，形成自由电子在晶格中穿行，或者说原子核漂浮在电子海洋中的状态。

此时就可以把这时的情况想象为所有原子核和电子共同形成了一个超大分子，而根据泡利不相容原理，分子轨道中的一个原子轨道只能容纳两个自旋方向相反的电子。

由于轨道能级越低，电子距离原子核越近。当物质被压缩到极大的密度时，万有引力会竭力拉近电子与原子核之间的距离，这时低能级轨道将被电子挤满。泡利不相容原理不容许两个电子处在同一个状态，相互靠近的电子将产生一种新的排斥力，阻止体积的进一步缩小。

当然此时的电子简并的力量就可以和引力持平，从而维持白矮星的形态，但是这也是在白矮星的质量比较小，一旦白矮星的质量增大，大于一点四倍太阳质量的时候，那么就是引力打过电子简并力的时候了。

此时引力将会把电子压入原子核内的质子里从而让原子核不复存在，所以在这个时候，白矮星就变成了中子星了。

当然中子自然也有中字的电子简并压来保持中子星可以抵抗得了自身的引力，阻止继续坍缩。

但是当中子星的质量继续增大超过太阳的二点一倍的时候，此时的引力自然也是继续变大，然后压垮中子的简并压，将组成中子星的中子压碎，而中子则是由夸克所组成的。

因此在中子星之后自然就是夸克星了，然后夸克的简并压继续抵挡着引力保持微弱的平衡，不让其继续坍塌。

而在现有的流浪蓝星的物理学中，夸克就是组成物质的最小基本单位了，因此在夸克星之后，物质密度第一的自然就会被认为是黑洞了。

排名第一的家伙，它的密度达到了令人无法理解的级别，这第一名就是我们都非常熟悉的黑洞。

黑洞同样是由大质量的恒星坍缩而成的，但黑洞的密度之高使之存在形式与前两者截然不同。

现在位置流浪蓝星的科学家们并确切知道黑洞内部是怎样的，但流浪蓝星的科学家们普遍认为黑洞的内部只是一个奇点，所以被吸入黑洞的物质都聚合在这一个密度高得无法理解的小点之中。

可是最为关键的是，在黑洞和夸克星之间还有没有其它的高密度星体，毕竟不能因为流浪蓝星的人类探索到了夸克是物质的最小基本单位，就认为没有更小的基本单位了。

(本章完)


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