要想知道白矮星的质量下限,我们需要知道白矮星是如何形成的!目前来说,唯一能够形成白矮星的途径就是中低质量恒星后期演化,比如太阳这样的G型恒星最终会先变成红巨星,然后再抛弃外层物质变成一颗0.5倍太阳质量的白矮星。比太阳小的红矮星最终也会变成白矮星,只是它们的质量可能也小很多。

理论上红矮星的下限是0.08倍太阳质量,低于这个质量的就属于褐矮星了,算不上正儿八经的恒星。
所以现在的问题就是两个:
1、0.08倍太阳质量的红矮星能不能变成白矮星?
2、如果能变成,那么变成的白矮星质量是多少?
先回答第一个问题,0.08倍太阳质量的红矮星是能变成白矮星的,但是它的形成方式和太阳这样的恒星不一样。因为它们的质量太小了,其核心的温度和压力都比太阳这样的恒星小很多,所以整个星体内部的氢都是完全对流,这就使得其核心产生的氦不断与外层氢混合,避免了氦堆积导致的聚变中断。这个消耗能力是远远比不上太阳的,所以低质量红矮星的寿命远超太阳,可以达到数万亿年,之后当这些红矮星内部的氢几乎全部被消耗以后,就会通过缓慢的氢壳层燃烧逐渐冷却,最终核心处坍缩成一颗氦白矮星。

从上面的过程我们可以看到,低质量红矮星是没有红巨星这样一个过程的,而且它的物质利用率非常高。
我们再来回答第二个问题:0.08倍太阳质量的红矮星能变成多大的白矮星?
在上述过程中我们了解到因为这类低质量红矮星没有经过红巨星阶段,这也意味着其实它变成白矮星的过程中,并没有太多的物质损失。如果我们简单回顾下,就会发现,这类红矮星的物质损失主要有两个方面:一方面是氢聚变成氦元素的时候,会损失0.712%的质量,这是一个很微乎其微的数字。
另外一方面是低质量红矮星平常会通过恒星风抛弃部分物质,而且到了最后阶段,它通过缓慢的氢壳层燃烧逐渐冷却,最终核心处坍缩成一颗氦白矮星。所以虽然它并没有变成红巨星,但是在生命的最后,它依然会抛弃掉一小部分物质,这些物质损失大约占星体质量的10%左右。
所以,理论上一颗0.08倍太阳质量的最小红矮星,当它在数万亿年后变成白矮星的时候,它会损失大约10%的质量,所以这颗白矮星的质量大约是0.072倍太阳质量,也就是理论上白矮星的质量下限。

当然,以上只是理论上,实际上因为红矮星超长的待机寿命,宇宙中目前还没观测到这么小质量的白矮星,目前观测到最低质量的白矮星的质量下限大约是0.15~0.17倍太阳质量,不过它们的形成方式很独特:双星系统中的,一颗恒星从一颗红矮星身上不断的吸收物质,从而强行剥离红矮星的外壳,使其变成一颗低质量白矮星。
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