
首先恒星是气体构成的,气体满足气体方程,因此温度,压力,密度只有两个量是独立的,取压力和密度。恒星的平衡状态压力来自万有引力,也就是密度分布决定平衡状态下的压力分布,虽然实际压力分布偏离平衡态,但趋势如此,其偏离要靠能量的供给和辐射。
恒星进入红巨星阶段,中心压力温度要升高,密度分布向心程度应该提高,通常理解应该收缩才对,怎么反而膨胀成红巨星呢?问题出在氦聚变成碳的反应速度对温度太敏感,达T^40,红巨星质量分布比主序星严重收缩才会启动聚变,但聚变一旦启动就是爆炸性的,反应速度快,产生巨大能量,导致星体膨胀,膨胀的冲击使次内层氢发生聚变,又加重了爆炸的程度,也使更多外层气体抛射出去,成为行星状星云。炸开后,密度分布不足以维持中心的高压高温,聚变停止,再度收缩,准备下一次爆炸,所以行星状星云多是一层套一层,多层的。最后氢氦都被抛射出来,剩下聚变生成的碳氧组成的高密度星体,这就是白矮星。
白矮星的平衡不是靠气体方程了,因为密度太大,电子所处的库仑势井已经成为更大的万有引力势井上的点缀,大量的电子配置在围绕整个星体的规道上,星体被电子云包围,实体部分带正电,库仑排斥力抵抗万有引力维持平衡。在这样的密度,压力所对应的温度下,氢氦都无法存在,如果前面没被抛射出去,这时也聚变成碳了。
