恒星的归宿

　　核反应结束了，引力成为主要的矛盾方面，于是收缩成为恒星的主要趋势，恒星进入了它的衰亡期。
　　恒星怎样衰亡，它的归宿怎样，同它本身的质量有很大的关系。
　　质量小的恒星衰亡是平静的。在太阳质量1. 3倍以下的恒星，结局都是白矮星。
　　这种恒星在引力作用下向中心收缩，体积变小，密度增高。它的半径最后缩到甚至只有四五百千米，大部分比地球都要小，有的比月亮还小得多，而它们的密度却达到水的几万倍，甚至上亿倍。
　　收缩到这种程度，新的平衡就到来了。我们知道物质的原子中间是带正电的原子核，核外是带负电的电子。按照物理定律，正电荷和负电荷相斥，因此电子是不能互相过于靠近的。在密度相当高的时候，电子之间有一种类似于压力排斥作用，这种作用终于抵抗了引力收缩而趋于平衡，这时它的温度虽然很高，但是因为体积很小，光度也就很弱，所以它出现在赫罗图左下角上。
　　不同质量的星走向白矮星的道路是不一样的。
　　比太阳质量一半还小的星，在氢聚变结束以后，由于质量小，中心温度和密度不能达到氦反应所需要的程度，所以它们不经过红巨星阶段，而直接就变成白矮星。
　　质量是太阳的0. 5 1. 3倍的恒星，或原来质量在太阳的3倍以下经过爆发抛射剩下的，在这个莅围的恒星，才经过红巨星、脉动、爆发等过程成为白矮星。
　　质量比太阳大3倍以上的恒星，它们的衰亡要经过激烈的转变。
　　这是恒星演化中最有趣的过程之一。
　　由于它们质量大，引力作用强，在这种情况下，恒星一旦核反应结束，向心的引力失去它的平衡力，不再是缓慢的收缩，而是迅猛异常的坍缩。
　　剧烈的坍缩使核心部分压缩到密度极高的状态，同时又向外发出强烈的冲击波，使外层物质猛然向星际空间抛射，这就是超新星爆发。
　　超新星爆发的时候亮度急增几千万倍以至上亿倍以上，经过几个月时间慢慢变暗下来。剧烈爆发把很大一部分恒星物质抛射到周围的空间中，成为弥漫星云。公元1054年（宋至和元年）我国天文学家发现，并且详细记载了一颗超新星的爆发。根据当时所记载的位置，正和我们现在看到金牛星座时的著名蟹状星云的位置相合，这个星云至今还在以很快的速度向外散开，从它散开的速度推算，它最初从中心向外散开，正相当于我国史书上所记载的观测到这颗超新星爆发的年代，所以现在天文学家认为，蟹状星云就是这颗超新星抛射出来的物质形成的。
　　超新星爆发使恒星完全瓦解，是使天体由凝聚的星态转化为弥散气态这一质变的转折点。
　　超新星爆发以后，中心部分留下的残骸也发生了质变，不再是普通的恒星了。
　　核心部分在坍缩造成的巨大压力下，压缩成为超高密度的状态，密度高达水的百万亿倍，相当于原子核的密度。在这种情况下，原子里原来的核外电子几乎全部被挤到原子核里去，和原来的核里的质子结合成中子，这时候恒星的全部物质就都是中子，恒星便成为中子星。由于密度大，中子间的距离小，也产生一种排斥作用，能够同引力相对抗，于是坍缩停止。
　　按照角动量守恒的原理，物体体积缩小的时候，转动惯性减小，角速度要加快，中子星在收缩中，自转也加快了。一般恒星自转比较慢，比如太阳，大约每27天自转一周。中子星由于高度压缩，缩小到半径只有10千米左右，它的自转速度相应地加快每秒几周到几十周。
　　同时，由于收缩，磁力线越来越紧密，磁场因而大大加强。中子星的磁场很强，比太阳磁场要强上万亿倍。密度高，体积小，磁场强，自转快，是中子星的突出特点。
　　中子星的结构和物理性质是十分特殊的。从中子星中心到半径大约8千米范围里，几乎全是由中子构成的没有内摩擦的超流体；在8千米到10千米的外层，温度虽然高达上亿度，但是由于高密度物质的熔点极高，这层物质仍然在熔点以下，所以形成一个坚硬的固态的外壳。
　　本世纪30年代，科学家根据原
　　子核理论，曾经预言了应该有这样一种中子星存在，但是长时间没有在天空找到它。直到1967年，射电望远镜发现了周期性辐射脉冲电磁波的脉冲星，证明它就是中子星，中子星的存在才得到了观测的验证。
　　如果恒星的质量超过太阳3倍以上，经过超新星爆发抛射物质以后，剩余的质量仍然大于两个太阳质量的话，那么坍缩的结果就是比中子星密度更高的天体。这是因为这种恒星的向心引力实在太大，中子间的排斥作用也不再能抵抗住引力，天体会继续收缩，不断走向更高的密度，更小的体积和更强的引力。
　　这时候，天空将要出现十分有趣的情况。
　　天体上的任何物体，如果要脱离这个天体，飞离到太空中去，就必须具备足够大的速度来克服引力作用。按照万有引力定律，这个脱离速度等于2GMIR，G是万有引力常数，M和R是天体的质量和半径。要发射一枚脱离地球飞向其他行星的火箭，＂所需要的速度就是用这个公式计算出来的。从这个公式可以看出，天体质量越大，半径越小，物体脱离它所需要的速度也就越大。
　　可以想象，对于质量比太阳还大、半径却只有10来千米的中子星和比中子星密度更高的天体，物体要脱离它的速度必定是极高的。在引力极强的情况下，这个速度要用广义相对论代替万有引力定律来推算。对于坍缩的残骸超过两个太阳质量的天体，经过计算，物体从它表面逃走的速度必须超过光速；也就是说，比光速慢的物体都不能脱离这种天体，然而根据相对论，任何物体的速度都不能超过光速；因此在这种天体上，任何物体都逃不出来，即使是光，也发射不出来了。
　　这种天体既发不出光来，而且一切东西只能进去不能出来，因此人们把它叫做黑洞。乍一看来，黑洞是不可思议的，它既不发光，我们怎么能感知它的存在呢？但是，它仍然有引力，仍然能和其他天体相互作用，因此有可能通过它对其他天体的影响而发现它的存在。
　　天文学家正在积极搜寻黑洞，但到目前为止还没有正式证实发现黑洞。黑洞和中子星是在30年代理论上共同的预言，60年代观测证实了中子星的存在，于是大大鼓舞了人们寻找黑洞的积极性。近几年来，黑洞的搜寻工作已经有一些线索了。