要知道中低質量的恒星在主序星階段,氫聚變反應結束以後,将在核心進行氦聚變,即每三個氦核聚變成一個碳核,碳核再捕獲另外的氦核而形成氧核,并膨脹成爲一顆紅巨星。
當然和氫聚變不同,氦聚變的反應可是非常快的,所以就會形成氦閃,太陽就是如此,其實如果不是氦聚變的太快了,要是和氫聚變那樣的慢,那麽劉秀所在的藍星也不用裝上行星發動機跑路了。
這就好比TNT用火柴引燃,那就是取暖做飯的燃料,但是要用雷管引燃,那就變成要人命的炸藥了。
而氫聚變和氦聚變雖然一樣都是聚變然後産生能量,但是二者的聚變速度那可是完全不同。
然後當紅巨星的輻射壓力不能平衡引力,外部向外膨脹并不斷變冷,而内部氦核受引力作用收縮坍塌,被壓縮的物質不斷變熱,最終内核溫度将超過一億度,于是氦開始聚變成碳。
經過幾百萬年,氦核燃燒殆盡,恒星的結構組成已經不那麽簡單了:外殼仍然是以氫爲主的混合物,而在它下面有一個氦層,氦層内部還埋有一個碳球。
核反應過程變得更加複雜,中心附近的溫度繼續上升,最終使碳轉變爲其他元素。與此同時,紅巨星外部開始發生不穩定的脈動振蕩:恒星半徑時而變大,時而又縮小,穩定的主星序恒星變爲極不穩定的巨大火球,火球内部的核反應也越來越趨于不穩定,忽而強烈,忽而微弱。
此時的恒星内部核心實際上密度已經增大到每立方厘米十噸左右,此時,在紅巨星内部,已經誕生了一顆白矮星。
當恒星的不穩定狀态達到極限後,紅巨星會進行爆發,把核心以外的物質都抛離恒星本體,物質向外擴散成爲星雲,殘留下來的内核就是我們能看到的白矮星。所以白矮星通常都由碳和氧組成。但也有可能核心的溫度可以達到燃燒碳卻仍不足以燃燒氖的溫度,這時就能形成核心由氧、氖和鎂組成的白矮星。偶爾有些由氦組成的白矮星,不過這是由聯星的質量損失造成的。
白矮星的内部不再有物質進行核聚變反應,因此恒星不再有能量産生。這時它也不再由核聚變的熱來抵抗重力崩潰,而是由極端高密度的物質産生的電子簡并壓力來支撐。物理學上,對一顆沒有自轉的白矮星,電子簡并壓力能夠支撐的最大質量是一點四倍太陽質量,也就是錢德拉塞卡極限。
許多碳氧白矮星的質量都接近這個極限的質量,有時經由伴星的質量傳遞,白矮星可能經由碳引爆過程爆炸成爲一顆超新星。
白矮星形成時的溫度非常高,但是因爲沒有能量的來源。因此将會逐漸釋放它的熱量并解逐漸變冷,這意味着它的輻射會從最初的高色溫随着時間逐漸減小并且轉變成紅色。經過漫長的時間,白矮星的溫度将冷卻到光度不再能被看見,而成爲冷的黑矮星。
而維持白矮星存在的電子簡并壓力則是由泡利不相容原理産生的。在恒星物理中,它造成了白矮星的存在。
不過電子簡并壓力卻不是理解中的那個力,它是交換相互作用,和平常說的四大基本力的相互作用完全是兩碼事,它并不需要交換媒介粒子。交換相互作用隻發生在全同粒子之間,本質上是一種波函數的幹涉效應,不涉及任何“力”。
它類似于分子熱運動,溫度升高時,分子熱運動加劇,物體體積增大,這時我們并不能認爲是某種力使該物體體積增大。所以我們可以将電子簡并壓力想象爲由“電子熱運動”産生的電子氣壓。
其實電子簡并壓力是無處不在的,隻是在通常情況下,這個壓力小得可以忽略。但當電子數密度足夠高,溫度足夠低時,它就會占主導地位。
比如在白矮星中,原子間的電磁力頂不住萬有引力的猛烈擠壓,原子的電子殼層被壓碎,形成自由電子在晶格中穿行,或者說原子核漂浮在電子海洋中的狀态。
此時就可以把這時的情況想象爲所有原子核和電子共同形成了一個超大分子,而根據泡利不相容原理,分子軌道中的一個原子軌道隻能容納兩個自旋方向相反的電子。
由于軌道能級越低,電子距離原子核越近。當物質被壓縮到極大的密度時,萬有引力會竭力拉近電子與原子核之間的距離,這時低能級軌道将被電子擠滿。泡利不相容原理不容許兩個電子處在同一個狀态,相互靠近的電子将産生一種新的排斥力,阻止體積的進一步縮小。
當然此時的電子簡并的力量就可以和引力持平,從而維持白矮星的形态,但是這也是在白矮星的質量比較小,一旦白矮星的質量增大,大于一點四倍太陽質量的時候,那麽就是引力打過電子簡并力的時候了。
此時引力将會把電子壓入原子核内的質子裏從而讓原子核不複存在,所以在這個時候,白矮星就變成了中子星了。
當然中子自然也有中字的電子簡并壓來保持中子星可以抵抗得了自身的引力,阻止繼續坍縮。
但是當中子星的質量繼續增大超過太陽的二點一倍的時候,此時的引力自然也是繼續變大,然後壓垮中子的簡并壓,将組成中子星的中子壓碎,而中子則是由誇克所組成的。
因此在中子星之後自然就是誇克星了,然後誇克的簡并壓繼續抵擋着引力保持微弱的平衡,不讓其繼續坍塌。
而在現有的流浪藍星的物理學中,誇克就是組成物質的最小基本單位了,因此在誇克星之後,物質密度第一的自然就會被認爲是黑洞了。
排名第一的家夥,它的密度達到了令人無法理解的級别,這第一名就是我們都非常熟悉的黑洞。
黑洞同樣是由大質量的恒星坍縮而成的,但黑洞的密度之高使之存在形式與前兩者截然不同。
現在位置流浪藍星的科學家們并确切知道黑洞内部是怎樣的,但流浪藍星的科學家們普遍認爲黑洞的内部隻是一個奇點,所以被吸入黑洞的物質都聚合在這一個密度高得無法理解的小點之中。
可是最爲關鍵的是,在黑洞和誇克星之間還有沒有其它的高密度星體,畢竟不能因爲流浪藍星的人類探索到了誇克是物質的最小基本單位,就認爲沒有更小的基本單位了。