1.1 白矮星的质量和半径

人类已经在地球上生活了数百万年，太阳为我们提供着光和热。地球质量约为5.964×10 ²⁴ kg，地球平均半径约为6 371 km。太阳质量约为1.989×10 ³⁰ kg，半径约为70万公里，比地月平均距离（约38万千米）还要大。从数量级上分析，白矮星质量和太阳质量相当，白矮星体积和地球体积相当。因此，白矮星拥有极大的密度，是极端致密天体。

Kleinman等人在2013年的工作 ^［1］ 中对斯隆数字化巡天（Sloan Digital Sky Survey，SDSS）项目第7次数据释放的12 843颗DA型白矮星光谱和923颗DB型白矮星光谱进行了光谱拟合。根据获得的最佳拟合模型有效温度数值和重力加速度数值，选取信噪比高于15、有效温度高于13 000K的DA型白矮星和有效温度高于16 000K的DB型白矮星，绘制这些白矮星的质量分布直方图如图1.1所示 ^［1］ 。图中高于1.06个太阳质量（1.06 M _⊙ ）的氧氖核白矮星模型演化计算来自Althaus等人2005年的工作 ^［2］ ，低于0.452 M _⊙ 的氦核白矮星模型演化计算来自Althaus等人2009年的工作 ^［3］ 和2001年的工作 ^［4］ ，处在中间质量范围的碳氧核白矮星模型演化计算来自Renedo等人2010年的工作 ^［5］ 和Althaus等人在2009年的工作 ^［6］ 。从图中可以看出大部分DA型白矮星的质量分布在0.60 M _⊙ 附近，而多数DB型白矮星的质量分布在0.65 M _⊙ 附近。DB型白矮星的质量比DA型白矮星的质量略大一些，这和DB型白矮星可能经历了一个再生的极晚期热脉冲（VLTP）过程并在该过程中燃烧掉残留的表面氢是一致的。VLTP过程被认为是生成DB型白矮星的有效通道。另外，我们还可以看出白矮星质量存在一个上限值。该质量上限将在后面的章节中进行描述。