白矮星的冷却速度有多快:最初15亿年表面温度降至7140K

白矮星宇宙中仅次于黑洞和中子星的致密天体,当它由红巨星形成的时候,其表面温度可以高达15万K,但是随着时间的流逝,白矮星的表面温度也会逐步减低中,那么白矮星表面温度的降低速度大概有多快呢?

当白矮星刚形成的时候,因为其构成物质主要是简并物质,这种物质具有非常低的透明度,所以白矮星内部的辐射热传递速度很慢,但是它却具有比较高的热传导性,这使得刚形成的白矮星内部几乎保持了一个均匀的温度,高达上亿K。

这个时候白矮星可能是呈现蓝白色,亮度超过太阳亮度的100倍,通常将表面温度超过30000K的白矮星称为热白矮星。

白矮星随着时间推移温度会不断下降

过高的表面温度和亮度也表示白矮星早期巨大的能量损失。随着能量的进一步流失,白矮星的表面温度也会不断降低,它的光谱逐渐变红,光度也逐渐降低。

如果在白矮星冷却的过程中没有从伴星或其他地方吸积物质的话,它的这种能量辐射就主要来源于其储备的热能,也就是说这种热能是一次性的,无法得到补充。

前期白矮星的冷却速度会比较快,只需要15亿年的时间,白矮星的表面温度就能够从15万K降低到7140K,这个温度比太阳表面温度要高一些。

在接下来的3亿年里,白矮星的表面温度还能够降低500K,但是接下来的白矮星下降500K的只需要4000万年和11亿年。可见白矮星的冷却并非是匀速的。

目前科学家发现的白矮星的表面温度大多介于8000K到40000K之间,表面温度低于4000K的白矮星算是非常冷的白矮星了,目前只发现了几颗,其中WD 0346+246是目前发现的最冷的白矮星,其表面温度只有3800K,这么低的温度也预示着它是最古老的白矮星之一。

但是更低温度的白矮星暂时还没有发现,这自然是因为宇宙年龄有限,还没有哪一颗白矮星冷却到表面温度足够低。

随着白矮星的持续冷却,它最终会形成所谓的黑矮星,届时白矮星的温度将会无限趋近于宇宙背景温度。

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