“白矮星”是什么？

一旦一颗红色巨星形成了，使之生存的各种聚变能中的绝大部分也就消失了，而且自此以后，聚变能消失的速度还要加快，照此下去，最多几百年后，它也就不能继续抗衡万有引力的聚集作用了。

如果我们把问题考虑得简单些，就会发现上述观点是正确的。因为，若红色巨星存在的时间过长，那么它们将因自己的体积庞大而塞满整个宇宙，使宇宙的空间变得很小。虽然宇宙中存在着的星体，最终都将经过红色巨星的温变过程，但事实上，天空中的红色巨星并不多，这就是说红巨星经短暂时间间隔后就要消失（作为红色巨星，也只能如此）。

当一颗红色巨星不再具有维持其生存和发展的条件时，它就要塌陷。其结果不会形成“主星系”中的那种星体，而是形成一种罕见的矮星。天文学家们早在研究星体的短时间演变的现象时，甚至是在红色巨星发现之前，就意识到矮星的存在。

1844 年，F．W．贝斯，这位最先公布了一颗星体实际距离的天文学家，潜心研究了天狼星的运动。通常情况下，星体是沿着一条路径有规律地缓慢移动的。但天狼星不是这样，贝斯发现它的运动形式呈波浪状的。贝斯认真思考了这种现象，最后得出结论，只有用一种我们知道的力量，才可能把它拉出原始运行的轨道，这种力量必然是另一星体的万有引力。假定天狼星不是单一的星体，而是一个“双星”，那么和天狼星一起在天空中运行的还有一个伴星。而且，在它们共同运行时，它们彼此间也绕着一个公共的中心运动。但只是这个中心穿越空间时画出了一个条直线。天狼星有时在中心的这一侧，它的伴星在另一侧。由于环绕的运动，使它们经过一段时间后交换了位置。天狼星和它的伴星绕公共中心一周的时间是 50 年，天狼星的质量为它的伴星质量的 2.5 倍，天狼星本身的运动轨道是呈起伏状的。

那么，贝斯为什么没有发现天狼星的伴星呢？符合逻辑的解释是：这颗星是一个“烧坏了”的星体。当时，人们还不清楚这颗星能量的来源，尽管如此，贝斯仍认为这是一颗能量耗尽了的星体，这个星体很暗、很冷，不过，它原来肯定也是绕中心旋转的。人们称它为“黑色伴星”。后来，贝斯发现 Procgn 星也有一个类似的黑色伴星。

随后，美国天文学家奥烈安·格利汉姆克拉克考察一个新型望远镜的性能时，发现在天狼星的旁边有一丝很暗很暗的光点。起初，他以为望远镜上有裂缝，可是，进一步研究后，他认为看到了一颗暗星。事实上，他发现的这颗星是天狼星的黑色伴星，此星的亮度是 7.1 级。如果不用望远镜，它发出的光根本不能用肉眼看到，它的亮度只有天狼星亮度的 1/8000。但是，这颗星并不冰冷，也不黑暗，我们称它为“暗伴星”，更准确地说，它称为“天狼星 B”，而天狼星本身称为“天狼星 A”。

现在让我们研究一下“天狼星 B”。从它对“天狼星 A”产生的作用力来看，它的质量一定与太阳相当，但它的亮度又只有太阳的 1/130，或多一点。

几十年后，我们研究了质量和亮度的关系，于是产生了一种疑问，即质量与太阳相当的星体，本应该有与太阳相同的亮度，可是为什么“天狼星 B”就例外呢？这个问题在 20 世纪早期还无法理解，而且当时也还

没有引起天文学家们更多的注意。

让天文学家深感困惑的是：假定“天狼星 B”的光亮确比太阳弱，它的表面温度就应该低一些，而且应放出红光。事实却相反，它闪烁的光如同“天狼星 A”一样，是白光。若能得到“天狼星 B”的光谱，我们就可根据色谱和暗线的分布情况，确定出它的表面温度。

1915 年，W．S．阿达姆斯首先探测到了金星大气层中的二氧化碳。他费尽周折地得到了“天狼星 B”的光谱，其结果令人吃惊，因为该结果表明“天狼星 B”的表面温度为 1 万℃，这个温度与“天狼星 A”表面的温度一样高，而且高于太阳的温度。

这就是说：在单位面积上，由“天狼星 B”表面放射出去的光比太阳表面放射出去的光多得多。那么，为什么“天狼星 B”射出去的光亮比太阳少得多呢？答案只有一个，就是天狼星的表面很小，即它是一个“矮星”，并且是一个非常小的矮星。于是，我们发现了一个“白热族”，由于非常小则称之为“白矮星”。

现在，我们已经知道了“天狼星 B”的直径只有 1.11 万公里，它比地球小，但它有着与太阳同等的质量。因为，只有这样才能有足够的万有引力迫使“天狼星 A”移出它原有的运行轨道。那么，一个与太阳同质量的星体又是如何挤进行星的行列中呢？

我们对“天狼星 B”的星体密度进行了推算，其值大约是 3300 万克/ 立方厘米，相当于元素饿的密度的 150 万倍，而饿是我们所知的地球上密度最大的物质。此外，“天狼星 B”上的重力是地球重力的 46.2 万倍。

阿达姆斯的研究成果问世之前，上述数字被认为是荒谬的，因而得不到人们的重视。因为，当时的人坚信任何物质的密度都不可能那么高，即使把饿放在强大的压力下，也不可能使它的体积减小一点。就在阿达姆斯的发现公布以前，卢瑟福就指出，原子是由中心核子组成，它是一种极小的微粒，实际上它包含了原子的全部质量。在星体的核上若施加高温和高压，星体上的原子就要破裂，原子核内的核物质就可以自由移动。我们把这种裂变的原子称做“衰变物质”。

太阳系里只有原子核心是衰变物质，而白矮星上全都是衰变物质。当一颗红色巨星塌陷成一颗白矮星时，它外层空间中包含的氢就被吸散而离开星体了，最终消失在了外层空间。在白矮星形成的那段时间里，常被一层气体包围着，星球周边气体吸收到的光比核心部分吸收到的光要多，所以我们看到的是“行星状的星云”，因为，此时星体周围的气体占据了行星运行的轨道。

一旦一颗白矮星形成后，它的能量消耗就将极其缓慢，以至于达到冷却状态要用相当长的时间。因此，我们认为：任何一颗白矮星都不可能有活到它完全黯淡下来之时。宇宙中大约有 30 亿个白矮星。因为过于昏暗，我们只能看到离我们较近的一些白矮星。