目前宇宙中還不存在已經冷卻的白矮星
在理論上,這樣的星體叫黑矮星,這是人們假想的一種恆星殘骸,
是白矮星的溫度低到不再能發出可以被偵測到光或熱的狀態,這種狀態應該就是題目所說冷卻的白矮星。由於白矮星要達到這種狀態需要的時間要超過宇宙的年齡,因此目前宇宙中還沒有黑矮星。
白矮星的由來和特徵
白矮星是恆星演化末期的產物之一,它低光度、高溫度和高密度,
這是演化末期損失質量後、所剩核質量仍然小於1.44倍太陽質量的恆星最終的演化結果,是因恆星內部核聚變結束(包括氦核的融合都結束了),導致失去抵抗自身引力的能量而收縮形成的,但這個自身引力並沒有超過泡利不相容原理產生的電子簡併壓,因而和電子簡併壓達到平衡後停止收縮,最終形成白矮星。
整個演化過程是恆星內部在氫核聚變為氦核反應停止後,先膨脹為紅巨星,而氦核在受到反作用力強烈向內收縮的同時開始聚變反應。由於在紅巨星階段,恆星內核的氦核聚變為碳和氧,所以在拋掉紅巨星外殼形成的白矮星主要由碳和氧組成,所以有人說白矮星是顆鑽石星。
白矮星是個緻密天體,密度每立方釐米可達到1到10噸。像我們太陽大小的恆星如果變為白矮星,直徑將變得跟地球差不多大,
要知道太陽直徑是地球的109倍,體積是130多萬倍啊。縮小這麼多,密度能不大嗎?溫度能不高嗎?白矮星表面溫度高達8000℃,比我們太陽表面溫度都高(太陽表面溫度才有5500℃),因此白矮星想冷卻下來需要漫長的時間,它們的壽命可以達幾百億年。而宇宙年齡只有138.2億歲,因此目前還沒有死亡冷卻的白矮星,即黑矮星。
如果宇宙年齡大於138.2億歲,冷卻的白矮星有可能是存在的,或至少存在過的。
這個宇宙年齡是根據宇宙大爆炸模型和觀測計算出來的,如果宇宙大爆炸理論是錯誤的,宇宙年齡大於138.2億歲,那麼黑矮星也有可能是存在的,只是我們還沒觀測發現到它。
還有一種情況是,如果宇宙大爆炸模型是正確的,黑矮星也有可能曾經存在過,只不過現在還沒有重新出現。
對於宇宙年齡,科學界確實是有爭議的。2002年,美國普林斯頓大學的波爾·施泰恩加德和英國劍橋大學的尼爾·圖爾克共同提出一個宇宙循環理論,他們認為宇宙不止經歷一次大爆炸,138.2億年前並不是宇宙的絕對起點,那只是宇宙的一次新生而已,宇宙一直在經歷「生死輪迴」,宇宙大爆炸前是存在時間的。
他們根據現在的宇宙大爆炸模型計算出「宇宙常量」(就是最初愛因斯坦為了得到穩恆宇宙,而在他的方程中加的常數項,又叫「宇宙常數」,主要用它表示抗衡引力的能量,後來因為哈勃發現宇宙是膨脹的,愛因斯坦又說加入常數是錯誤的。
但再後來人們發現宇宙是加速膨脹的,這個動力就是被人們稱為的暗能量,而這個暗能量就是這個宇宙常數)的大小比實際觀測到的要大10的100次方倍,雖然宇宙常量是逐漸減弱的,但138億年的時間不足以讓宇宙常量減弱10的100次方倍,這表明宇宙的年齡應該遠遠超過萬億年了,宇宙已經歷多次爆炸循環,每次的周期絕對要大於138億年。如此看來,即使每次循環把所有物質清零,再用新的粒子產生新的天體,這個時間也足夠等到天體滅亡產生黑矮星等產物了。也就是說黑矮星應該存在過,只是我們這個循環還沒有出現。
當然以上的結論是基於現在的認識和觀測水平,隨著人類認識和觀測水平的提高,會有更明確的結論。