第四讲白矮星.中子星和黑洞
第四讲 白矮星、中子星 和黑洞
致密星——白矮星、中子星和黑洞——是正常星“死 亡”时“诞生”的，亦即当它们的大部分核燃料已耗 尽时的归宿。
致密星与正常星的差别在于： 1）致密星不再燃烧核燃料，不能靠产生热压力来 支持自身的引力塌缩； 2）致密星是尺度非常小的天体，表面引力场很强。
由于致密星的密度涉及高密度很宽的范围，因此全部 四种相互作用在致密星中都起重要作用，且要考虑广 义相对论。
白矮星在其长时间的冷却过程中由光学望远镜可直接 观测到。中子星作为射电脉冲星或X射线脉冲星可用 相应的望远镜观测到。黑洞只能通过它对其周围环境 的影响而间接地观测分析。
2.白矮星基本特征 在H-R图上白矮星位于主序带的左下方
白矮星的形成
白矮星是质量 ~ 8 10M 的主序星的演化产物。在主序 星演化为红巨星之后，会将其 包层抛出，形成行星状星云， 而恒星内部辐射压力不足以抵 抗自引力，物质收缩成为一个 高密度的电子简并态的碳/氧球。
理论与观测的比较
理论与观测的比较
引力红移：按照广义相对论，在远离引力场的地方 观测引力场中的辐射源发射出来的光时，光 谱中的谱线向红端移动，波长红移的大小与 辐射源和观测者两处的引力势差成正比。
核坍缩形成中子星， 超新星爆发
为什么中子星快速自转，并且具有超强磁场？ - 角动量守恒（质量、伸展度和旋转速度） - 磁场放大机制 为什么中子星自转轴与磁轴不重合？ - 可能与超新星爆发时，中微子辐射的不对 称性有关。
1 2 GMm mc 2 RS
2GM RS 2 2.96( M / M ) c
表
天体的致密程度可以用 RS / R 示。
由
名称
正反粒子对
反粒子
图片来源：Mirabel & Rodriguez 1998
银河系中心黑洞
射电波段
黑洞质量：260万倍的 太阳质量
虫洞与时空旅行
虫洞
由黑洞中心奇点延伸有虫洞，连接 黑洞与白洞。
虫洞＝时空隧道，连接两时空点
黑洞、虫洞、时空旅行？
能否利用黑洞作时空旅行？ 不能。因为： 黑洞潮汐力太强 (例: 10 M 黑洞的 表面重力每米相差107g)
潮汐作用(Tidal effect)
距离越远，重力越小，因此物体不同部份 受到的引力不同 例﹕人站在地面，脚所受重力大于头 潮汐力﹕ 上下扯开，左右压缩。
潮汐力
虫洞
广义相对论解出虫洞的 产生可不依靠黑洞，但 只能维持极短的时间。 因为需要极大的张力来 抵抗重力以保持稳定。 量子理论给出极小尺度 时空充满虫洞。 需要将量子理论与广义 相对论统一才能明白。
时空旅行
通过虫洞实现时空旅行，并不违
反物理 定律，但是因果律面临困难。 但极难制造大虫洞。
只有基本粒子可作时空旅行?