为什么白矮星的质量越大，它的半径反而越小？

为什么白矮星的质量越大，它的半径反而越小？

在宇宙的奥秘中，白矮星展现了一个令人惊讶的现象：它的质量越大，半径反而越小。这种反直觉的关系背后，隐藏着量子力学的深刻原理。

白矮星的质量和半径是反比关系，也就是质量越大的白矮星半径反而越小，或者是体型越大的白矮星，它的质量越小。
这是因为白矮星并不像普通的恒星那样依靠热核聚变产生的压力来抵抗引力，而是依靠电子简并压力来维持自身的稳定性。
电子简并压力源自量子力学中的泡利不相容原理，该原理指出，不可能有两个电子同时具有相同的一整套量子数。当白矮星的质量增加时，为了保持这种简并态，电子需要占据更高的能级，从而产生更大的压力来对抗引力。因此，当白矮星的质量增加时，其内部的电子必须更加密集地排列，导致整个白矮星的半径减少。

另一方面，如果白矮星的质量较低，则意味着内部电子的密度较低，电子简并压力也相应较小，这样白矮星就能够拥有较大的体积。这种质量与半径的反比关系可以用数学公式R ∝ M-1/3来描述，意味着随着质量M的增加，半径R会减小。

比如目前发现的质量最小的白矮星是J0917+46，它的质量只有太阳的0.17倍，但是它的半径却是地球半径的9倍。

而目前发现的质量最大的白矮星是ZTF J1901+1458，它的质量是太阳的1.35倍，而它的半径只有4280公里，只有地球半径的0.67倍。

需要注意的是，白矮星的质量存在一个上限，称为钱德拉塞卡极限，大约为1.4倍太阳质量。当白矮星的质量接近这个极限时，电子简并压力可能不足以抵抗引力，从而导致白矮星发生进一步的坍缩，演变成其他类型的致密天体，如中子星或引发Ia型超新星爆炸。