吃得越多，個頭越小！3000多顆白矮星依然逃不出愛因斯坦魔掌

編者按：白矮星是宇宙中非常常見的一種天體，但它又有著非常罕見的行為，矮星質量增加的同時，體積卻是縮小的，引力的紅移效應則出現增強。約翰-霍普金斯大學的科學家篩查了3000多顆白矮星，發現該現象是真實存在的，且符合愛因斯坦的廣義相對論。

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宇宙印象｜頭條獨家 深度科普欄目第1513期

宇宙萬物中吃得越多，質量顯然會增加，體積也應該會增大，但是有一種天體例外，這就是白矮星。白矮星質量增加的同時，體積是縮小的，號稱吃得越多，個頭越小！白矮星的形成並非未解之謎，相反，白矮星在宇宙中是相當普遍的，銀河系內97%的恆星未來會成為白矮星，其中一些已經是白矮星了。

圖片解讀：白矮星的塊頭其實不大，與地球差不多

圖片解讀：銀河系內97%的恆星未來會成為白矮星，其中一些已經是白矮星了

以我們的太陽為例，由於質量還達不到超新星的最低值，在內核的氫物質全部燃燒之後，外層物質脫落，剩餘質量發生坍縮，形成高緻密的核，這就是白矮星。坍縮會加快白矮星表面溫度的提升，換句話說，白矮星也並非死亡的恆星，而是恆星進入到下一個生命周期中。距離地球18光年外就有一顆白矮星，被命名為Stein 2051 B，前身恆星質量為太陽的2.3倍，形成白矮星後，質量為太陽的0.68倍，但是引力卻是地球的35萬倍。當光從白矮星上發出時，其實存在延遲的特徵。

科學家調查了3000多顆白矮星，發現它們的質量和半徑之間存在反相關關係。當白矮星的質量增加的時候，它們的半徑會縮小，變得更加緻密。

圖片解讀：白矮星周圍也有可能存在行星

圖片解讀：白矮星的內部結構

白矮星上的物質目前仍然是個謎，強大的引力壓縮了自身的質量，將接近太陽的質量壓縮到地球大小的體積內。以至於白矮星有可能繼續壓縮，形成中子星，將電子都壓縮到原子核內。換個角度看，中子星其實是個巨大的原子核，由無數的中子構成，其直徑只有20至30公裡。

從1930年代以來，科學家就一直在探索用愛因斯坦的廣義相對論解釋白矮星的質量與半徑反相關問題。最新的結論認為，白矮星在吸積物質後，質量增加，電子狀態也發生了變化，電子數量開始增加，並且形成稱之為簡併電子氣的奇異物質。使得白矮星上的電子更加緊密擠壓在一起，這樣才能形成足夠強大的向外壓力，對抗由質量增加導致的引力增加。對外壓力的增加可防止白矮星在自身引力的作用下發生坍縮，這是白矮星維持自身安全的一種機制。

圖片解讀：白矮星在吸積物質後，質量增加，電子狀態也發生了變化，電子數量開始增加，並且形成稱之為簡併電子氣的奇異物質

從表象上看，白矮星的質量增加，體積不斷縮小，符合量子力學關於亞原子粒子的運動和相互作用的解釋，這也是愛因斯坦的廣義相對論與量子理論結合的最佳案例。為了驗證這個說法，約翰-霍普金斯大學的科學家在斯隆數字巡天、蓋亞探測器巡天數據中篩查了3000多顆白矮星，同樣得出了這個結論。這說明愛因斯坦的廣義相對論是正確的，這3000多顆白矮星依然逃不出愛因斯坦魔掌，看來廣義相對論具有極強的普適性。

當白矮星的質量增加，體積變小時，引力的紅移效應也增加了，這也使得我們只要通過觀測引力紅移就能驗證這個理論。接下來，科學家將通過該方法繼續對白矮星進行觀測，進一步分析出白矮星上的成分。宇宙印象為今日頭條獨家，其他均為假冒，轉載均為非法。