1.白矮星概述
白矮星是一种很特殊的天体，它的体积小、亮度低，但质量大、密度极高。比如天狼星伴星（它是最早被发现的白矮星），体积比地球大不了多少，但质量却和太阳差不多！也就是说，它的密度在1000万吨/立方米左右。根据白矮星的半径和质量，可以算出它的表面重力，等于地球表面的1000万倍～10亿倍。在这样高的压力下，任何物体都已不复存在，连原子都被压碎了：电子脱离了原子轨道，变为自由电子。
白矮星，是一种晚期的恒星。根据现代恒星演化理论，白矮星是在红巨星的中心形成的。当红巨星的外部区域迅速膨胀时，氦核受反作用力而强烈向内收缩，被压缩的物质不断变热，最终内核温度将超过一亿度，于是氦开始聚变成碳。经过几百万年，氦核燃烧殆尽，现在恒星的结构组成，已经不那么简单了：外壳仍然是以氢为主的混和物；而在它下面有一个氦层，氦层内部还埋有一个碳球。核反应过程变得更加复杂，中心附近的温度继续上升，最终使碳转变为其他元素。
与此同时，红巨星外部，开始发生不稳定的脉动振荡：恒星半径时而变大，时而又缩小，稳定的主星序恒星，变为极不稳定的巨大火球，火球内部的核反应也越来越趋于不稳定，忽而强烈，忽而微弱。此时的恒星内部核心，实际上密度已经增大到每立方厘米十吨左右，我们可以说，此时，在红巨星内部，已经诞生了一颗白矮星。人们知道，原子是由原子核和电子组成的，原子的质量绝大部分集中在原子核上，而原子核的体积很小。比如氢原子的半径为一亿分之一厘米，而氢原子核的半径只有十万亿分之一厘米。假如核的大小像一颗玻璃球，则电子轨道将在两千米以外。而在巨大的压力之下，电子将脱离原子核，成自由电子。这种自由电子气体，将尽可能地占据原子核之间的空隙，从而使单位空间内包含的物质也将大大增多，密度大大提高了。形象地说，这时原子核是“沉浸于”电子中。一般把物质的这种状态，叫做“简并态”。简并电子气体压力，与白矮星强大的重力平衡，维持着白矮星的稳定。顺便提一下，当白矮星质量进一步增大，简并电子气体压力就有可能抵抗不住自身的引力收缩，白矮星还会坍缩成密度更高的天体：中子星或黑洞。
白矮星是恒星演化末期产生的天体。这些恒星不能维持核聚变反应，所以在经过氦闪进化到红巨星阶段之后，他们会将外壳抛出形成行星状星云，而留下一个核聚变产生的高密度核心，即白矮星。由于缺乏能量的来源，白矮星会逐步释放热能，而发光而冷却。其核心靠电子的斥力对抗重力，其密度可达每立方厘米十吨。电子斥力不足以支持超过1.4倍太阳质量的白矮星，外壳的重力会进一步使恒星坍缩成中子星或者黑洞。这个过程中，经常伴随着超新星爆发。释放能量会造成恒星逐步冷却，表面温度逐渐降低，恒星的颜色也会随之变化。经过数千亿年之后，白矮星会冷却到无法发光，成为黑矮星。但是目前普遍认为宇宙的年龄（150亿年），不足以使任何白矮星演化到这一阶段。
白矮星是中低质量的恒星的演化路线的终点。在红巨星阶段的末期，恒星的中心会因为温度、压力不足或者核聚变达到铁阶段，而停止产生能量（产生比铁还重的元素不能产生能量，而需要吸收能量）。恒星外壳的重力会压缩恒星，产生一个高密度的天体。一个典型的稳定独立白矮星，具有大约半个太阳质量，比地球略大。这种密度，仅次于中子星和夸克星。如果白矮星的质量超过1.4倍太阳质量，那么原子核之间的电荷斥力，不足以对抗重力，电子会被压入原子核，而形成中子星。
大部分恒星的演化过程，都包含白矮星阶段。由于很多恒星会通过新星或者超新星爆发将外壳抛出，一些质量略大的恒星，也可能最终演化成白矮星。双星或者多星系统中，由于星际物质的交换，恒星的演化过程可能与单独的恒星不同，例如天狼星的伴星，就是一颗年老的大约一个太阳质量的白矮星，但是天狼星是一颗大约2.3个太阳质量的主序星。
2.白矮星的特征
我们知道，天狼星的伴星，是第一颗被人们发现的白矮星，也是所观测到的最亮的白矮星。1982年出版的白矮星星表表明，银河系中有488颗白矮星，它们都是离太阳不远的近距天体。根据观测资料统计，大约有3%的恒星是白矮星，但理论分析与推算认为，白矮星应占全部恒星的10%左右。目前人们已经观测发现的白矮星，有1000多颗。总的来说，凡是白矮星，他们的特征都是相同的。
白矮星是一种很特殊的天体，它的体积小、亮度低，但质量大、密度极高，具有以下几个特征：
白矮星的质量，小于1.44个太阳质量；白矮星的体积小，它的半径接近于行星半径，平均小于1000千米；光度（恒星每秒钟内辐射的总能量，即恒星发光本领的大小）非常小，要比正常恒星平均暗1000倍；白矮星的表面温度很高，平均为103℃；白矮星的磁场，高达105～107高斯；白矮星的密度，高达106～107克/立方厘米，其表面的重力加速度，大约等于地球表面重力加速度的10～104倍。假如人能到达白矮星表面，那么他休想站起来，因为在它上面的引力特别大，以致人的骨骼早已被自己的体重压碎了。
3.白矮星的密度
我们不禁要问，白矮星的密度，为什么这样大呢？
人们知道，许多新星和矮新星是双星，其中一个子星就是白矮星。这些新星和矮新星，有一分钟到数十分钟的光度变化和X射线辐射，这可能同白矮星子星的脉动和物质吸积有关。目前的理论研究认为，白矮星是恒星演化的几种归宿之一：当恒星经过红巨星阶段，发生大量质量损失后，剩下的质量若小于1.44个太阳质量，这颗恒星便穿过主星序，而演化成白矮星。有人认为，白矮星的前身，可能是行星状星云的中心星，它的核能源已基本耗尽，整个星体开始慢慢冷却、晶化，直至最后“死亡”。在许多年老星团如毕星团中，也发现了白矮星，这与目前的理论预言是相符的。白矮星具有很强的表面引力，因而很早就观测到了谱线的引力红移，从而为验证相对论提供了实测的数据。
原子是由原子核和电子组成的，原子质量的绝大部分，集中在原子核上，而原子核的体积很小。比如，氢原子的半径为一亿分之一厘米，而氢原子核的半径只有十万亿分之一厘米。假如核的大小，像一颗玻璃球，则电子轨道将在两千米以外。而在巨大的压力之下，电子将脱离原子核，成为自由电子。这种自由电子气体，将尽可能地占据原子核之间的空隙，从而使单位空间内包含的物质，也将大大增多，密度大大提高了。形象地说，这时原子核，是“沉浸于”电子中。一般，把物质的这种状态，叫做“简并态”。简并电子气体压力，与白矮星强大的重力平衡，维持着白矮星的稳定。顺便提一下，当白矮星质量进一步增大，简并电子气体压力就有可能抵抗不住自身的引力收缩，白矮星还会坍缩成密度更高的天体：中子星或黑洞。对单星系统而言，由于没有热核反应来提供能量，白矮星在发出光热的同时，也以同样的速度冷却。经过一百亿年的漫长岁月，年老的白矮星，将渐渐停止辐射而死去。它的躯体，变成一个比钻石还硬的巨大晶体——黑矮星而永存。而对于多星系统，仍是白矮星。
