中子星质量 白矮星和中子星的质量下限分别是多少?

2019-03-29 - 中子星

白矮星和中子星的前身都是恒星,它们的最主要区别在于质量不同。恒星的质量大小决定着最终会演化成什么天体,白矮星和中子星是两种可能的结局。在银河系的一千多亿颗恒星中,98%的恒星质量都是小于太阳8倍,这意味着它们最终都会演化为白矮星。而不到2%的恒星会演化为中子星,其余一部分的最大质量恒星则会演化为黑洞。那么,为什么不同质量的恒星会有不同的演化结果呢?白矮星和中子星的质量下限又是多少呢?

中子星质量 白矮星和中子星的质量下限分别是多少?
中子星质量 白矮星和中子星的质量下限分别是多少?

演化成白矮星和中子星的最小恒星的质量不是白矮星和中子星的质量下限,因为恒星在演化过程中,由于核聚变以及恒星风,恒星的质量会逐渐下降。尤其是到了最后的阶段,通常只有核心部分才能演化为白矮星或中子星,所以恒星最终产物的质量会小于前身恒星的质量。

中子星质量 白矮星和中子星的质量下限分别是多少?
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最小的恒星是红矮星,它们的质量最低只有太阳的7.5%。由于这种恒星的质量很小,核聚变反应速率极其缓慢,所以它们可以持续燃烧极为漫长的时间,最长可达一万亿年以上。当最低质量的红矮星消耗完氢燃料之后,引力坍缩作用会压碎组成自身的原子的电子壳层,结果形成由电子简并物质组成的白矮星。

理论上,白矮星的质量下限应该低于太阳质量的7.5%。但由于宇宙诞生到现在才过了138亿年,低质量的红矮星还不可能演化到终点,所以宇宙中还不存在质量如此之小的白矮星。目前已发现质量最低的白矮星是SDSS J091709.55 463821.8,它的质量约为太阳的17%。

另一方面,当白矮星的质量足够大,达到太阳质量的1.4倍时,电子简并压力会被重力压垮,结果将会产生中子星。因此,中子星的质量下限为太阳的1.4倍,这就是钱德拉塞卡极限。

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中子星,又名波霎(注脉冲星都是中子星,但中子星不一定是脉冲星,我们必须要收到它的脉冲才算是)是恒星演化到末期,经由重力崩溃发生超新星爆炸之后,可能成为的少数终点之一。简而言之,即质量没有达到可以形成黑洞的恒星在寿命终结时塌缩形成的一种介于白矮星和黑洞之间的星体。

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