為什麼白矮星越小越穩重、越大越輕浮？

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白矮星是恆星到了晚年後的一種歸宿。也就是，當類似太陽的恆星耗散盡所有的光和熱，不在進行核反應——拋卻了外殼，只剩下恆星最內部的核——白矮星就出現於太空中了。

正因為白矮星原本就是恆星的內核，所以其表面的溫度是很高的，如1862年美國克拉克父子觀測到的天狼星旁邊的那顆神秘的伴星——天狼B就達29500度，比太陽溫度還高4倍，倘若太陽也那麼熱，那麼地球就遭殃了，表面溫度會升到150度以上，恐怕不會有什麼生命能倖存下來。

白矮星的半徑很小，質量卻與太陽相當，這導致它表面上的引力大得驚人——將是太陽重力的19000多倍，在地球上一隻3毫克重的小螞蟻，放到天狼B上，將超過1.5千克，比一隻普通的貓還重。

正因如此，它就能為驗證愛因斯坦的廣義相對論出力了，如前所述，任何要離開天體表面的物體，都必須有足夠大的速度，也就是要消耗一定的能量，白矮星上的巨大重力，會讓它發出的光也要花費一些「力氣」（失去一些能量）才可發射出去，於是它的光譜中的譜線就要同步向紅端方向移動（波長變長）。

1935年，美國天文學家亞當斯用了當時世界上最大的望遠鏡（胡克望遠鏡，口徑達2.5米），終於拍攝到了天狼星B的光譜照片，通過仔細的測量，證明的確如此，而且實際測出的紅移值，與愛因斯坦廣義相對論所預言的理論非常接近，所以這也成為廣義相對論的第二個天文驗證。

白矮星還有讓人驚訝之處。研究表明，白矮星與一般的恆星不一樣，它們好像是工廠中生產出來的標準鋼球，所有質量一樣的白矮星，它們的大小是一模一樣的；反過來，半徑相同的白矮星，其質量不會有高低。

還有更「古怪」的地方，白矮星與那些工廠中的鋼球又大不相同，鋼球通常總是越大越重，越小越輕，可白矮星正好相反：白矮星的質量（和密度）越大，半徑反而越小，所以白矮星的質量有一個極限：1.44個太陽質量。

因為，按照質量越大半徑越小的規律，當一個白矮星的質量即將超過1.44個太陽質量的時候，其半徑已經縮小為零了。這就是著名的「昌德拉塞卡極限」，昌德拉塞卡是一位印度裔美籍天文學家，在深入研究恆星的內部結構與演化時，於1935年得到了這個離奇而有趣的結論。這一切，使他和另一位美國天文學家分享了該年度的諾貝爾物理獎。

來源：呂鑫鑾

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