第485章 电子简并星

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。