致密天体

更新时间:2022-08-25 14:38

致密天体,外文名:compact object,是体积小而密度大的天体,包括白矮星、中子星和黑洞。如果致密天体的质量在0.3-1.2个太阳质量,其半径只有地球大小,则它的平均密度是太阳平均密度的10万倍以上,这类天体叫白矮星

定义

这里所说的致密天体包括白矮星中子星黑洞,它们都是晚期恒星演化到最后的产物,晚期恒星演化成这三种致密天体的哪一种,决定于晚期恒星的质量。这三种致密天体的共同特征是,为星体提供能量的核反应停止了,与星体自身引力相抗衡的张力已不复存在,引力坍缩致使星体体积缩小达到并处于超高密度、超大压力和超强磁场的极端物理条件之中。

性质

白矮星

白矮星的质量一般都与太阳质量相近,在0.3-1.2个太阳质量范围内,但大小与地球差不多,可见白矮星的密度是很高的,约为 ~ kg· 。提供能量的核反应虽然停止了,但白矮星的温度仍然很高,表面温度约为5× K,由于它的体积小,所以光度低,只有太阳的1/10到1/1 000。

白矮星的质量上限是太阳质量的1.4倍,这就是说,大于此质量限的白矮星是不存在的,它将进一步坍缩并形成中子星或黑洞。这一质量极限称为钱德拉塞卡(S.Chandrasekhar)质量限。所有被观测到的白矮星的质量都小于这个极限值。

中子星

理论研究表明,中子星也存在一个质量上限,为3.2太阳质量,称为奥本海默(J.R.Oppenheimer)一沃尔科夫(G.M.Volkoff)质量限,如果超过这个质量限,中子星就不能稳定存在,内部简并中子气所产生的张力不能抗衡坍缩压力,星体将进一步坍缩成为黑洞。

致密天体内部的格林函数

结合 Jellium 模型,, 利用 Feynman图形法则近似计算了一般致密天体在一定条件下的格林函数‘:

白矮星: ~ —<<1;

中子星:~ — <<1 。

可见一般的致密天体是符合高密度电子系条件的 。因为任何高密度的电中性天体总包含有相同数量的正负电荷,故给出的格林函数对一般的致密天体有效;本结果是从零温下的格林函数出发得到的,,因此只适用于温度很低的天体 ;没有对玻色系进行讨论 ,因此对玻色系可能是不适用的。

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