一颗恒星在其生命末期的终结点取决于它与生俱来的质量。质量大的恒星可能以黑洞或中子星的形式结束生命。一颗低质量或中等质量的恒星（质量小于我们太阳质量的8倍）将变成白矮星。一个典型的白矮星其质量大约和太阳一样，但体积只比地球稍大一点。

白矮星，也被称为简并矮星，主要是由电子简并物质组成的恒星核心的残余物。白矮星的密度非常高：如果其质量与太阳相当，那么体积只与地球大小差不多。不过白矮星的光度很微弱，其光度来自其内部储存的热能辐射；白矮星的内部并不会像恒星那样会发生核聚变反应，即质量被转换成能量（质能转换）。

白矮星与地球的比较

目前已知距离地球最近的一颗白矮星是天狼星B，距离地球大约有8.6光年远，天狼星B是天狼星双星中的一颗较小的恒星。在离太阳最近的一百颗恒星系统中，目前有八颗被认为是白矮星。在1910年首次发现了白矮星光度的异常微弱现象。白矮星这一天文名词是由威廉·卢伊滕（Willem Luyten）在1922年录入的。

哈伯太空望远镜拍摄的天狼星联星系统，在左下方可以清楚的看见天狼伴星（天狼B）。图：NASA, ESA, H. Bond (STScI), and M. Barstow (University of Leicester)

白矮星被认为是恒星的最终演化状态，它们的质量大约有10个太阳那么重，但这样的质量还是不够足以形成更加致密的中子星。在我们的银河系中有超过97%的恒星都满足于白矮星所需的质量，因此中子星在银河系中几乎是不存在的。在低质量或中等质量主序星的氢融合期结束后，这样的恒星最终会膨胀到一颗被称为红巨星的状态。在此期间，核心部分会通过3氦过程将氦融合为碳和氧。

白矮星的内部结构

如果一颗红巨星没有足够的质量来产生碳融合所需的核心温度（大约10亿K），那么惰性的碳和氧将在其中心堆积起来。这样以来就会导致一颗恒星脱离外层并形成行星状星云，最后该恒星只会留下一个核心，即残存的白矮星。

白矮星正在吞噬附近的恒星

通常白矮星是由碳和氧组成的，如果其前身星的质量在8到10.5倍太阳质量（M☉）之间，那么核心的温度将足以点燃碳（但这个温度还不足以点燃氖）。在这种情况下，可能会形成由氧-氖-镁组成的白矮星。质量很低的恒星将无法融合氦，因此，在双星系统中，质量的损失可能会形成氦白矮星。

一颗彗星正在掉入白矮星（艺术图片），图：NASA, ESA, and Z. Levy (STScI)

白矮星中的物质不再经历聚变反应，因此该天体不在具有强能源来提供给其表面。由于这种原因导致了它不能靠聚变产生的热量来支撑自身的引力，而只能靠电子简并压力（Electron degeneracy pressure）来支撑，这就是其密度极高的原因。简并性物理学给出了非旋转白矮星的最大质量，钱德拉塞卡极限（Chandrasekhar limit）约为1.44倍太阳质量，超过此极限，它就不能被电子简并压力所支撑。接近这个质量极限的碳 - 氧白矮星，通常是通过伴星的质量来传递的，这是一个被称为碳爆炸的过程，或称为碳闪（Carbon detonation），可能会爆炸成一个Ia型超新星；SN 1006就是一个经典的例子。

一种艺术图片，白矮星周围的残骸碎片，图：NASA, ESA, STScI, and G. Bacon (STScI)

白矮星形成时温度非常高，但由于它没有能量来源，所以当它向外辐射能量时自身也会逐渐冷却。这意味着它的辐射，最初是有一个高色温的，随着时间的推移会减少并变红。在很长一段时间内，白矮星将冷却，从核心开始其物质将开始结晶。随后恒星的低温意味着它将不再发出明显的热量或光，它最后将成为一个冷的黑矮星。因为白矮星达到这种状态所需的时间比目前宇宙的年龄（大约138亿年）还长，因此人们认为宇宙中目前应该还没有黑矮星的存在。即使最古老的白矮星仍然有几千开尔文的温度在辐射。

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参考资料

1.原文来自：

2.WJ百科

3.天文学名词

编辑用时：2018年12月23日 -2018年12月29日（花费时长：约6个小时）

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最后更新：2019年3月18日星期一

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