低光度、高密度、高溫度是白矮星的主要特徵。白矮星屬於恆星，它的顏色呈白色，而且體積比較矮小，因此而得名。白矮星是恆星演化到末期的結果，它主要由碳構成，外部覆蓋了一層氫氣與氦氣。白矮星經過了億萬年的時間冷卻變暗。它雖然有著小體積和低亮度，但是它的密度高，質量大。根據天文學家對白矮星的觀測，發現它們都是離太陽不遠的近距離天體。根據相關觀測資料的理論分析與推算，白矮星的數量應該在所有恆星當中佔到10%左右。中低質量的恆星一旦度過生命期的主序星階段，並且結束以氫聚變反應之後，便會在核心進行氦聚變。這是一種將氦燃燒成碳和氧的三氦聚變過程，恆星經過這個過程最終會膨脹成為一顆紅巨星。
當紅巨星的外部區域以一定的加速度膨脹時，氦核會受反作用力發生強烈向內收縮的狀況。再加上被壓縮的物質不斷加熱，最終會使內核溫度超過1億度。這個時候氦開始聚變成碳。經過幾百萬年的演變，氦核會燃燒殆盡，這就使得恆星的結構組成不再那麼簡單。雖然在它的外殼仍然是以氫為主的混合物，但是它的下面已經有了一個氦層。而且在氦層的內部還埋著一個碳球，這使得核反應的過程變得更加複雜。中心附近的溫度會持續上升，這最終使得碳轉變為其他的元素。
當紅巨星外部開始發生不穩定的脈動震蕩情況時，恆星的半徑會時而變大，時而縮小。這個時候穩定的主星序恆星會轉變為極不穩定的巨大火球，而火球內部的核反應也會越來越趨於不穩定。忽而變得強烈，忽而變得微弱。其實此時的恆星內部核心實際密度已經增大到每立方厘米10噸左右的厚度，也就是說紅巨星的內部已經開始誕生了一顆白矮星。同時當恆星的不穩定狀態達到一個極限程度之後，紅巨星會進行一定程度的爆發，把核心以外的物質都拋離恆星的本體，物質向外擴散成為星雲，其殘留下來的內核就是我們所看到的白矮星。
白矮星通常是由碳和氧組成的，但白矮星核心的溫度也可以達到燃燒碳卻不足以燃燒氖
的溫度。這個時候就能形成核心由氧、氖、鎂組成的白矮星。偶爾會有一些由氦組成的白矮星，不過這些白矮星的形成是由於聯星的質量損失造成的。白矮星形成之後其內部不再有物質進行核聚變反應，因此恆星不會再有能量產生。這個時候它不再有核聚變的熱來抵抗重力崩潰的狀況，而是由極端高密度的物質產生的電子簡併壓力來支撐這一重力崩潰。在物理學上對一顆沒有自轉的白矮星，電子簡併壓力能夠支撐1.4倍太陽質量的白矮星。許多白矮星的質量幾乎都接近這個極限的質量，有時經由伴星的質量傳遞過程，白矮星可能經由碳引爆過程最終爆炸成為一顆特殊的超新星。
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