【恒星】太阳的尸体长什么样？又小又白的白矮星

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精华笔记 

经过上一集，我们知道了太阳最终肯定是会死的，并且我们也分析了一下太阳会怎么死。这一集我们来回答上一集最后提出的问题：太阳的最终命运会如何？一起来看看，太阳死后的尸体长什么样？

我也分三个部分来讲，首先我们要来介绍一个概念，也就是太阳最终会变成一颗什么样的天体？答案叫做白矮星，顾名思义，太阳会变成一个白色的又比较小的星球，跟上一集讲的又红又大的红巨星，形成了一个鲜明的对比。

| 白矮星

那么我们还是沿着上一集讲力的平衡的思路，为什么一个天体会有一个固定的大小？对于太阳来说，当它的核聚变反应完了之后，就没有一个向外爆破的力来对抗巨大的万有引力了，那么它必然会向内坍缩。

那它坍缩到什么程度会停下来呢？毫无疑问，太阳会一直坍缩，直到产生一个新的力，可以跟万有引力平衡。这个状态，其实就是所谓的白矮星。它是一颗发着白光，体积又比较小的星球。

但是一定要注意区分，虽然白矮星也发光，但是它发光的性质跟太阳发光的性质是截然不同的。太阳发光是因为核聚变，是一个核反应的过程，而白矮星发光基本就是靠它坍缩后的余温，发光完全依赖于高温下的热辐射现象。就跟你烧一块铁，烧到几百度它也会发光，这个道理是一样的，所以恒星和白矮星的发光机制是完全不同的。

第二部分，我们来看看白矮星的形态具体是什么样的？白矮星的表面温度还真不低，大概8000度左右，这个温度反而比太阳的表面温度6000度，还要高一些，在这个温度下它会发出白光。当然，白光不是单一一种颜色的光，它是各种颜色的光混合起来，才会形成白色的光。

这恰恰是因为白矮星内部的压力还是非常大的，太阳坍缩后万有引力还在，只不过不再发生核聚变了而已。而且它坍缩到了一个更小的区域内，压力还比以前大了，所以它的温度会比以前还高一些。

但随之而来的结果就是白矮星的体积非常的小，但是质量基本跟太阳之前的质量差不多，所以它的密度非常大。密度大到什么程度？白矮星的密度是地球密度的20万倍。20万倍是什么概念？你如果拿一根调羹，跑到白矮星上挖一勺白矮星的物质，它的重量跟一艘万吨巨轮是差不多的。

那么白矮星的最终命运又是什么样的呢？白矮星最终会变成黑矮星。什么是黑矮星？就是当白矮星剩下的能量又全部被消耗完了，再也不能发光了，温度也冷下来了，就变成了一颗黑矮星，又黑又矮。

但是到目前位置，我们在宇宙当中都没发现任何一颗黑矮星。因为白矮星发光这个过程会持续几十亿年到100亿年，再加上之前太阳的寿命，大概也是100亿年，总的时间就已经比宇宙的寿命还长了。

宇宙现在的寿命差不多是137亿年左右，还太年轻，就导致我们现在在宇宙当中还没有办法看到任何一颗黑矮星。黑矮星只是一个理论上的预测，所以现阶段基本可以认为，白矮星是太阳的最终形态。

| 天狼星（左）的伴星（右）是一颗白矮星

第三部分，我们来讲讲看白矮星内部的力到底是怎么平衡的？因为白矮星也有一个固定的大小，那就必须有一个新的力来平衡万有引力。这个概念是比较深奥的？这个力叫做简并力，英文是degenerate force。

讲到这就要扯远一点了，先讲讲量子物理。量子物理里面有一个原理，叫做泡利不相容原则。什么叫泡利不相容原则呢？就是说任何费米子，不能有两个费米子处在同一个状态。什么是费米子我们之后会讲到，它是基本粒子的一个种类，电子就是一个费米子。 也就是说，根据泡利不相容原则，任何两个电子不能处在同一个状态。

我们知道电子在围绕原子核运动的时候，它是有一个轨道的。一条轨道上只能有一个电子，不能有两个电子。如果把电子的另外一个性质，自旋，也考虑进来的话，任何一个轨道上只能有两个自旋相反的电子，不能再多了。

| 不同轨道的电子数量有上限

那什么叫做简并力呢？现在我如果想把两个原子压到一块，在我压的过程中，会出现一个原子的电子，要进入另外一个原子的电子的轨道，这样情况。但是这个时候，由于有简并力的存在，一个原子的电子就不能跑到另外一个原子的电子的固定轨道上去。这样的话两个原子还是分开的，就是说简并力导致原子之间还是分得比较清楚的。

但尽管如此，这个时候原子之间的距离已经完全没有了。原子们都已经排排坐了，所以说白矮星的密度会变得非常大，而且经过刚才的分析我们不难得出一个结论：白矮星的密度其实就是原子的密度。

我们可以换一个模型来更好的想象一下，你可以认为万有引力向内收缩的趋势，就好像磨豆浆一样，它把豆浆一层一层的磨碎，到了白矮星这个层级，就已经磨到原子层面了。原子以外的东西，比如分子，由于万有引力太强，已经被磨碎了，所以就不能存在了。

总结一下，我们这一集讲的就是太阳在死亡之后，它会变成一颗白矮星。然后我们也了解了一些白矮星的状态，表面温度8000度左右，发白光。并且由于简并力的存在，它的密度是地球的20万倍，跟原子的密度差不多。

最后我想请你来思考一个问题：如果我们真的发现了一颗白矮星，并且能够靠近它，你觉得我们可以怎么利用这颗白矮星呢？ 非常期待看到你的留言。下一集我们来讲如果是一个比太阳大得多的恒星死亡，它会变成一个什么样的天体？敬请期待。