太陽成為白矮星後內部會有個大鑽石?想多了,它實為一種特殊物質

2020-12-04 科普大世界

白矮星是宇宙中的大密度天體,這種星體常被認為中間裹著一顆「大鑽石」,真的是這樣嗎?

像太陽這樣中等質量的恆星演變到晚年的時候最終會演變成白矮星,這種星體的密度之大僅次於黑洞和中子星,每立方釐米的密度在100公斤到10噸之間,其個頭還沒有地球大,但是質量卻和太陽相差無幾,由於發出的光特別接近純白色,所以被稱為白矮星,那麼為啥白矮星的中心會有一顆「大鑽石」呢?

說白矮星的中心有一顆大鑽石,其實指的是它的中心有一個碳核,這個碳核的直徑可達數百或到數千公裡,如果說它是一個「大鑽石」的話,那麼這個鑽石真的是夠大了,然而這樣的說法其實是不嚴謹的。

像太陽這樣的恆星結束氫聚變反應之後,將在核心進行氦聚變,在氦燃燒成碳和氧的三氦聚變過程中膨脹成為一顆紅巨星,而當紅巨星的外部區域向外膨脹時,氦核卻在受反作用力向裡面強烈收縮,所以其中心會產生極高的壓力和上億攝氏度的溫度,氦元素在這種條件之下進一步聚變,生成碳元素等,溫度更高,壓力更大的白矮星內部可以形成氮、氧、鈉、鎂、鋁、矽、磷等,氦核聚變可以進行幾百萬年,恆星外圍的氫元素等物質會被拋散出去,內部凝聚成一顆白矮星,由於碳和氧是形成白矮星的重要元素,大量碳元素存在於白矮星的內部,所以都認為白矮星裡面有一個巨大的碳核,另外也有主要有氦和氧元素等組成的白矮星。

雖然白矮星的內部是一個碳核,但是我們並不能認為它一定就是形成鑽石的原材料,碳在自然界中存在有多種同素異形體──金剛石、石墨、石墨烯,碳納米管,C60(足球烯),六方晶系隕石鑽石(藍絲黛爾石)等,自然界中常見的富含碳元素的物質有很多,除了金剛石(鑽石原料)、石墨、二氧化碳、一氧化碳之外,還有植物形成的木炭和煤炭,動植物的軀體中碳元素的含量也非常高,而以碳元素為原料的無數化合物也是我們日常生活中不可缺少的物質,比如尼龍等塑料、汽油柴油等燃料,另外還有布匹、鞋油,香水和炸藥等,可以說是應用廣泛種類繁多。

白矮星上雖然有極多的碳元素,但它們其實是都屬於電子簡併態,原子間的空隙已經大大壓縮,這種物質非常緻密,它也並非我們常說的固態物質,而且它不同於我們所常見的任何一種物質,和鑽石有著本質的區別,其本身是碳元素物質非常緻密下的一種形態,實為一種單獨的物質,如果非要有一種說法來稱呼它們的話,只能說它是電子簡併態的碳元素物質,這種狀態下的物質,我們是很難目睹的。

那麼這種碳元素物質如果脫離了電子簡併態之後會變成鑽石嗎?前面已經說了,自然界常見的碳元素物質有金剛石、石墨等,而石墨烯,碳納米管,C60,六方晶系隕石鑽石等十分少見,所以白矮星中的碳元素如果脫離了白矮星後,在形成金剛石這種堅硬物質的同時,也有可能形成石墨,然而石墨卻是自然界最軟的物質之一,但也有極小的機率形成石墨烯,碳納米管,C60,六方晶系隕石鑽石等,但相對會十分少見。

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  • 太陽總有一天會變成地球這麼大,但裡面會藏個大鑽石,一立方米就有...
    我們的太陽到了晚年的時候,體積會膨脹成一顆紅巨星,在這個紅巨星內部,會逐漸形成一顆白矮星。當周圍的氣體散去之後,白矮星會顯現出來,從體積上來看,這顆白矮星和地球差不多大,但是它的質量卻並不比現在的太陽少多少,因為轉變的過程中太陽並不會損失太多物質。
  • 鑽石是地球上最硬的物質嗎,如果用鐵錘砸鑽石,它會碎嗎?
    而且很多人把鑽石看作是永恆,畢竟鑽石是非常堅硬的,經過科學家多年的研究和測試,鑽石是地球上目前為止最硬的物質,它的硬度達到了10,所以這也是為什麼鑽石會被很多人買來收藏,而且鑽石還用於很多的行業中,也就非常高的使用價值,在高溫高壓的環境下,碳元素會形成一種特殊的晶體,晶體中的每一個碳原子,都會和旁邊的4個碳原子形成共價建,這種晶體的類型被稱為是金剛石,也就是打磨之後的鑽石,碳原子有4個外層的電子,鑽石晶體內所有的外層了電子都是用共價建的形成
  • 在白矮星內部,真的是鑽石結構嗎?
    準確地說,冷卻到一定溫度的白矮星,內部的碳元素有可能形成和鑽石相似的結構,但說「白矮星內部是鑽石」肯定是不對的。
  • 白矮星是一顆大鑽石嗎?
    圖:白矮星白矮星是中低質量的恆星演化到末期後的產物在恆星通過核聚變將核心處的氫轉換氦後,其內部發生重力坍縮,坍縮後的核心壓力和溫度降急劇上升,達到了點燃氦核聚變反應的條件。在這個過程中會釋放出強大的能量抵抗住重力坍縮。恆星也演化成一個紅巨星。太陽在這個階段會膨脹到地球的軌道,並損失大量的質量。在將核心處的氦聚變為碳和氧後,再一次發生重力坍縮,由於中低質量的恆星坍縮能產生壓力有限,不足以點燃碳的核聚變。坍縮的壓力將碳、氧元素的電子壓入最低能級,形成所謂的「電子簡併態」。
  • 網友問:在白矮星內部,真的是鑽石結構嗎?
    準確地說,冷卻到一定溫度的白矮星,內部的碳元素有可能形成和鑽石相似的結構,但說「白矮星內部是鑽石」肯定是不對的。恆星演化一顆大質量恆星,內部的核聚變過程如下:對於中等以下質量的恆星,只會進行前面幾步核聚變反應;比如我們太陽,在末期演化為紅巨星時,紅巨星強烈的輻射會吹散外層的氫元素和氦元素,形成行星狀星雲,然後在內部留下大量的碳元素和氧元素。
  • 如果把太陽換成一顆白矮星,太陽系會怎麼樣?
    我的太陽是一顆在宇宙中不算大也不算小的黃矮星。它在值壯年時期,內部和外部的活動也比較穩定,也這給我們地球帶來了無限生機。但是恆星都是有壽命的,試想一下,如果把現在的太陽換成年老時期的白矮星,忽略掉膨脹為紅巨星的吞沒行星的階段,整個太陽系會怎麼樣呢?
  • 太陽終將成為白矮星,但那不是結局,再演變數百億年會變成一顆黑球
    白矮星是一種物質非常緻密的天體,當太陽成為白矮星之後,體積將只有地球大小,但質量卻比現在的太陽少不了多少,其變化的只是其內部元素的構成。我們都知道太陽在不停地產生核聚變,這一過程已經進行了50億年,據說還能聚變50-70億年。
  • 太陽變成白矮星後會逐漸冷卻下來,它還會重生嗎?
    其實說太陽在燃燒是一個錯誤的描述,燃燒要有氧氣參與的發光發熱的過程,太陽之所以能發光發熱是在內部不斷進行核聚變後向外輻射能量,雖然太陽已經持續了數十億年但現在的太陽正處於恆星的中年時期,至少還有50億年的時間當內部的氫元素消耗完後太陽才會發生變化,到那時太陽會變成一顆「紅巨星」像氣球一樣瘋狂膨脹,最後體積會擴大到如今火星的軌道上,在這個過程中包括地球
  • 太陽成為面冷心熱的紅巨星後,核心是怎麼變成一顆白矮星的?
    我們知道像太陽這樣的低質量恆星,最後都會成為一顆發著熒熒白光的白矮星,而在成為白矮星之前,太陽核心的變化,像極了一個歷經風雨之人的心境。恆星,宇宙中最古老的家族,最早可追溯至大爆炸後3億年的黑暗時代末期。這是一個驅趕黑暗的家族,是夜空裡被簇擁的明星,是萬千宇宙子民的心之所向。
  • 美國男子申請成為被稱為宇宙最大鑽石的白矮星主人(圖)
    白矮星內部結晶成鑽石示意圖美國伊利諾斯州皮奧裡亞市53歲男子弗蘭克·斯皮諾去年向聯合國遞交了一份正式法律聲明,宣布他將擁有宇宙中已知的「最大鑽石」——白矮星BPM 37093的所有權,這顆結晶化的「鑽石星球」位於距地球50光年處的人馬座,它直徑4023公裡、重約10000000000000000000000000000000000克拉(34個零,1克拉等於
  • 太陽的生命終點會是什麼?是變成白矮星還是爆炸?其實可能性很多
    其實可能性很多在宇宙當中,數以億萬顆恆星為計量的星球當中,太陽絕對是我們人類最為熟悉的一顆恆星了,主要原因也是因為太陽距離我們非常的近義,肉眼就能夠辨別到,再加上每天我們都能夠感受到太陽的關懷,所以人們幾乎從來就沒有想過太陽會不會有一天不會從東方升起,也不會從西邊落山了
  • 太陽最終會成為「白矮星」,地球會演化成什麼?行星也有壽命嗎?
    太陽最終會成為「白矮星」,地球會演化成什麼?行星也有壽命嗎?我們知道宇宙當中的星體,主要分為兩種,一種是自身能夠發光放熱的恆星,另一類則是自身不能發光放熱的恆星。在太陽系中,太陽就是一顆恆星,由於質量足夠大,內部啟動了熱核聚變反應;而其他圍繞太陽旋轉的星體,則都是行星,包括我們的地球在內。宇宙中的恆星通常都是有壽命的,而且通常恆星的質量越大,壽命就越短暫。我們的太陽是一顆質量比較小的黃矮星,大概能夠在宇宙中燃燒100億年左右,目前已經燃燒了接近50億年,度過了100的壽命。
  • 「鑽石星球」號稱是世界上最富有的星球,內部是藍綠色的鑽石!
    說起鑽石,可以說是財富的象徵了,並且由於鑽石的稀有程度而更加顯得寶貴,所以鑽石的價格那也是非常之高。但您可能不知道的是,在宇宙中其實存在著一個藍綠色的鑽石星球。據說鑽石星球全部都是由鑽石組成的,內部結構裡都是鑽石,可以想像其價格有多麼昂貴,堪稱無價。
  • 太陽的形成與演化——木星是否會成為第二個太陽
    在群星之間,並不是空無一物,而是布滿了物質,是氣體,塵埃或兩者的混合物.其中一種低溫,不發光的星際塵雲,便是形成恆星的基本材料。當核心區域的溫度升至一億度時,開始發生氦融合反應,三個氦經過一連串的核反應後融合成為一個碳,放出比氫融合反應更巨量的光和熱,使太陽外層急速膨脹,連地球也吞沒了,成為一個體積超大的紅色超巨星。 紅巨星階段之後,由熱產生的強烈脈動會拋掉太陽的外殼,形成行星狀星雲。失去外殼後剩下的只有極為熾熱的恆星核,它將會成為白矮星,在漫長的時間中慢慢冷卻和暗淡下去。這就是中低質量恆星的典型演化過程。
  • 白矮星密度那麼大,那麼它是由什麼構成的?
    白矮星是質量較小的恆星演化而成的,象我們的太陽這樣質量的恆星,最終會演化成白矮星。眾所周知,太陽內部當前正在進行著氫核聚變為氦核的熱核反應。氫核反應完了,還會進行氦核聚變為碳核的熱核反應,一直進行到鐵核以後的重元素的原子核。
  • 太陽的未來將成為白矮星,那什麼是白矮星呢?
    你是否曾想過當一個恆星,或者是太陽將他的燃料和能量全部耗盡會發生什麼?「什麼是白矮星?」這個問題就此誕生。恆星也是有壽命的,他們也在不斷的演化和改變。在他們生命的初期,恆星是由含有灰塵和氣體的雲通過引力結合在一起形成的。
  • 太陽變成一顆白矮星是否成立?其中又會有什麼奧秘呢?
    太陽大約處於氫燃燒階段的一半,所以沒有關係,(至少對於太陽來說)很長一段時間是不會改變的。但是接下來會發生什麼呢?當核心中的氫供應不足時,在未來的四五十億年會發生什麼呢?儘管我們的太陽還沒有大到讓人聯想到它會在超新星的光芒中消失,但它仍然會經歷一場令人興奮而又可怕的死亡。
  • 白矮星是死亡恆星殘骸,然而伴星卻能給它新生,但最後它會全炸光
    恆星如果變成了白矮星,之後大都會向著黑矮星轉變,這個時間通常要長達200億年,之後就是它徹底的死亡。但是有一種情況卻可以使白矮星活過來,再經過一段時間的發光發熱之後,以一場灰飛煙滅的大爆炸化作宇宙間的星雲。
  • 白矮星是什麼?它密度那麼大,那麼它是由什麼構成的?
    白矮星是什麼呢?白矮星,因其顏色呈現為白色,體積又很小,故稱之為白矮星,白矮星是一種低光度、高溫度、高密度的恆星,是演化到末期的恆星。形成過程:中低密度的恆星在其演化的末期,結束了氫聚變的反應後,將在其核心進行氦聚變,將氦燃燒成碳和氧的三氦聚變過程,並最終變成一顆紅巨星。
  • 恆星實為反物質,「登陸」太陽或將成為愜意的旅程
    它們究竟與其他天體有何不同?這天天高高掛在我們頭上的太陽難道真的是一個巨大核反應裝置?每每想到這些問題時,總有一種不安縈繞心頭,直到有一天,通過嚴密的推理結合一些觀測數據得出了一個原來意想不到的結論。原來,這高高在上的白日果真與其他物質有本質的不同,它實際上並非天體,而居然是一塊反物質區域!