黑矮星是如何诞生的？

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宇宙中有些东西并不真正存在。听起来很奇怪，不是吗？而这些不存在的东西实际上比存在的东西还要多。或者不……因为它们根本不存在。我们正在谈论宇宙中实际上并不存在的东西。但它肯定会在某个时候出现。这些就是所谓的“黑矮星”。

天体

要了解黑矮星是什么，我们需要从恒星开始。太阳大小的恒星不会永远存在。至少作为明星。也就是说，作为一个因热核聚变而释放能量的天体。毕竟，它需要足够量的氢气。当它耗尽时，恒星将能够在短时间内使用更多的化学元素作为燃料（从天文学的角度来看）。例如，氦气或氧气。但迟早一切都会结束。恒星内部的所有能量生产都将停止，并且恒星将在自身重量的作用下严重崩溃。

白矮星就是这样诞生的。但这还没有结束。恒星的物质将继续改变其物理特性。原子将变得越来越压缩。现在我们需要注意可能位于原子壳层内的电子。电子就是所谓的“费米子”。这是对有点反社会性的粒子的称呼。每个电子都需要自己的个人空间，其中没有其他类似的电子的位置。与例如光粒子、光子不同。这些就是所谓的“玻色子”。而且它们与其他玻色子共享空间没有任何问题。这些颗粒可以“收集成堆”。电子——不。

电子的自由！

这也可以这样想：电子可用的空间越少，它的移动速度就越快。这是由于量子力学中著名的海森堡测不准原理。粒子的位置和速度（更准确地说，是位置和动量，但在我们的例子中，它们都归结为同一件事）是相互关联的。如果将这些参数相乘，那么结果就不能小于自然的基本常数——普朗克常数。换句话说，位置和速度不可能同时变得越来越小。

因此，电子的自由空间越来越小。因为恒星在自身重量的作用下不断收缩。而正因为如此，它的速度必须不断的提升。

电子抵抗引力，引力往往会越来越压缩恒星。到了某个时刻，崩溃就会停止。当然，这只有在恒星质量不太大的情况下才有可能。如果超过一定质量，塌陷就会继续。最终结果将是极其致密且微小的物体，例如中子星或黑洞。

不过今天我们说的不是这么大的明星。我们谈论的是像太阳这样的恒星。至于它们的质量，当它们达到约等于地球大小时，塌缩就会结束。

太空草莓

所以我们有一个行星大小的物体。但其质量等于恒星的质量。而且它的材质非常压缩。如果你拿一块小草莓大小的白矮星，那么它的质量将与著名的 VAZ 相同2101跑车。

科学家称这个物体（一颗坍缩的恒星）为“白矮星”。但我们仍然没有到达这个后恒星物体发展的终点。尽管白矮星内部并没有发生太多事情。热核聚变已经停止。什么都没有燃烧。无聊和沼泽。

白矮星的核心由以前因热核聚变而出现的重元素组成。接下来是氦层和氢层。但白矮星仍然很热。它的内部温度高达数百万度！这种能量极大地加热了白矮星的外层。它们可以散发热量。结果，白矮星开始发出温暖的灯光。虽然物体本身并不会产生任何新的能量。

黑矮星

但是，当然，这种情况不可能永远持续下去。因为白矮星是一个非常热的物体，生活在它周围寒冷的宇宙中。一种曾经雄伟的火焰的冷却余烬。但随着时间的推移，这样的物体会发生什么变化呢？当然凉了，还有什么。白矮星变得越来越冷。直到某个时刻它达到与周围宇宙完全相同的温度。

科学家们知道白矮星确实存在。天文学家已经在宇宙中发现了许多这样的物体。他们还发现了非常冷的白矮星，其表面温度略低于 3,500 摄氏度。这意味着他们一定已经很老了。它们的年龄估计约为 11-120 亿年。但它们距离黑矮星还很远。

目前太空背景温度略低于 3 开尔文。或约-270摄氏度。据估计，一颗典型的白矮星至少需要千万亿年（1x10^15 年）才能冷却到 5 开尔文的温度。但我们的宇宙只有 138 亿年的历史。也就是说，我们需要等待近一百年比宇宙存在的时间还要长数千倍，才有机会在太空中的某个地方找到黑矮星！

以及其他各种工艺

但如果一切都出了问题，这个过程可能会花费更长的时间。因为黑矮星可以……变暖！虽然不是，但这有点不同。无论如何，他都不会再真正温暖了。然而，有些过程可以延迟其冷却。例如，质子衰变。根据一些物理假设，质子实际上并不完全稳定。这意味着在某个时间点它可以突然自发分解并变成其他粒子。

科学尚不知道这是否属实。由于所进行的实验尚未发现此类事件的任何具体痕迹。但如果这是可能的，那么质子必须经过非常非常长的时间才能衰变。根据各种估计，质子的寿命约为 1×10^34 – 10^37 年。这是一段非常长的时间，你根本无法想象。

任何恒星以及任何白矮星都含有非常非常多的质子。纯粹从统计角度来看，其中一些将不得不分崩离析。看起来——那又怎样？这应该不会对白矮星的冷却产生太大影响。但随着时间的推移（正如我们在上面已经发现的那样，白矮星需要很长时间才能冷却），这个过程不能再被忽视。

这是因为衰变的质子会释放能量。是的，应该不会有太多。但这足以将白矮星的温度维持在比宇宙背景温度高约 1x10^37 年的较高水平。

重力螺纹

还有其他机制可以影响白矮星的冷却。例如，它与某些假设形式的暗物质的相互作用，也可以延迟冷却。

我们不知道质子是否会衰变，也不知道是否有其他方法可以帮助白矮星保留热量。唯一可以确定的是，这样的物体需要非常长的时间才能成为黑矮星。

但它还是发生了。全部？

不。黑矮星不会只是挂在那里什么也不做。它对环境产生重力效应。这将是在太空中发现这种东西的唯一迹象。但我们可以自信地假设，在如此遥远的未来，将不再有任何陆地天文学家能够进行这样的搜索，也不再有这些天文学家在晚上睡觉前用羊毛袜隐藏瘦腿的地球。

但如果未来宇宙中的任何人有意识地凝视天空，也许他们将有机会看到一个真正不寻常的物体：一颗神秘的黑矮星……