很多人知道，恒星死后會(huì)留下白矮星、中子星等尸骸，而且這些尸骸一個(gè)比一個(gè)厲害。但既然是尸骸，為啥還有那么大能量，還能夠發(fā)光發(fā)熱，甚至比恒星原來溫度還高呢？今天我們就一起來探討這個(gè)話題。

先簡單說下恒星是什么

恒星是宇宙中最多的天體，其總質(zhì)量占有可見物質(zhì)的99.9%以上。我們仰望星空，看到星星99.99%都是恒星。恒星是自己發(fā)光發(fā)熱的天體，是行星的母星。

所有的行星都是恒星形成過程剩下的渣滓組成，如我們太陽系，只有太陽一顆恒星，其質(zhì)量就占有了整個(gè)太陽系的99.86%，八大行星和所有大大小小天體加起來，才占據(jù)了整個(gè)太陽系質(zhì)量的0.14%。行星自身不發(fā)光，主要靠吸收恒星輻射提升溫度。

恒星有大有小，像太陽這樣的恒星屬于中小質(zhì)量恒星，最小的恒星質(zhì)量只有太陽的8%，而最大的恒星質(zhì)量有太陽的200倍。

再小再大的恒星一般很難存在，這是因?yàn)樘祗w質(zhì)量沒有達(dá)到太陽的8%，核心就很難獲得啟動(dòng)核聚變的溫度和壓力，就無法發(fā)光發(fā)熱；而大于太陽質(zhì)量200倍的恒星，劇烈核聚變的輻射壓與巨大質(zhì)量的引力壓很難保持平衡，由此恒星極不穩(wěn)定，會(huì)不斷向太空拋撒外圍物質(zhì)。

恒星的壽命和歸宿

恒星壽命是以質(zhì)量來確定的，質(zhì)量越小，壽命越長；質(zhì)量越大壽命越短。這是因?yàn)楹阈琴|(zhì)量越大，核心壓力和溫度越高，核反應(yīng)就越激烈，燃燒得就越快，反之就越慢。最大質(zhì)量恒星壽命只有幾百萬年，而最小質(zhì)量恒星壽命超過萬億年。

恒星也有生有死，質(zhì)量不同的恒星，死法也不同。恒星的死法大致有四種，死去的恒星殘骸（也可叫尸骸）也有4種，即黑矮星、白矮星、中子星、黑洞。

這幾種尸骸一個(gè)比一個(gè)厲害，黑洞是頂級老大，是恒星死后最厲害的厲鬼，對宇宙中的一切通吃，就連這些尸骸也不會(huì)放過。

不過黑洞的無限引力范圍是與質(zhì)量成正比的，只要不去惹它，不進(jìn)入其極端引力范圍，還是比較安全的。

黑矮星是很多恒星的最終歸宿。

宇宙中最多的恒星叫紅矮星，這種恒星質(zhì)量小，溫度和亮度相對較低。紅矮星質(zhì)量一般在太陽的8%～50%之間，如果沒到太陽質(zhì)量的8%，天體核心達(dá)不到啟動(dòng)核聚變的溫度和壓力，就只能成為褐矮星或行星；質(zhì)量再大的恒星，就類似太陽了。

這種小質(zhì)量恒星由于中心壓力和溫度相對較低，核反應(yīng)比較溫和，消耗燃料相對較小，因此一生不會(huì)發(fā)生什么劇烈變化，只是將核心燃料慢慢消耗完就熄滅了，熄滅后的尸骸就叫黑矮星。

根據(jù)紅矮星質(zhì)量大小，壽命可達(dá)千億年乃至數(shù)萬億年，而宇宙至今才誕生138億年，因此迄今為止，所有的紅矮星還正值青壯年呢，沒有一個(gè)紅矮星變成了黑矮星。

白矮星和中子星是大中型恒星的尸骸，形成后已經(jīng)沒有了新的能量產(chǎn)生，就會(huì)慢慢冷卻，最終能量消耗殆盡，也會(huì)變成一個(gè)黑矮星。這個(gè)過程約需100~200億年。

由此，在宇宙中還沒有發(fā)現(xiàn)黑矮星。

白矮星是中等質(zhì)量恒星的尸骸。

一般認(rèn)為，太陽0.8倍以上，8倍以下的恒星，包括太陽，其在生命后期會(huì)發(fā)生紅巨星膨脹，最后硝煙散盡，外圍物質(zhì)全部飄散到了太空，剩下中心一個(gè)致密的核，這個(gè)核就是白矮星。現(xiàn)在在宇宙發(fā)現(xiàn)了很多白矮星，距離我們8.6光年的天狼星，就是由一顆藍(lán)矮星和一顆白矮星組成，藍(lán)矮星質(zhì)量是太陽2倍多，白矮星和太陽質(zhì)量差不多，但其個(gè)頭只有地球大小。

因此白矮星是一種高密度天體，密度可達(dá)到1~10噸/cm^3，白矮星表面溫度剛形成時(shí)在10000℃左右，會(huì)發(fā)光，但光度較小，只有太陽光度的約千分之一到萬分之一，加上體積很小，因此稍遠(yuǎn)就看不到。

恒星比白矮星體積和亮度都大許多，但現(xiàn)代最好的天文望遠(yuǎn)鏡也很難看到其圓面，只能看到一個(gè)亮點(diǎn)。白矮星比恒星小，亮度又弱，因此就更難觀測到了。尤其是在雙星系統(tǒng)，主星的光芒會(huì)遮蓋住白矮星暗弱之光，就更難看到了。

因此對白矮星的觀測，一般是通過光譜分析得到的，或者用星冕儀等特殊設(shè)備，將主星光芒遮擋住，才能勉強(qiáng)看到一些距離較近的白矮星亮點(diǎn)，如天狼星B。

因?yàn)橛钪嬷兄行≠|(zhì)量恒星很多，死后的遺骸就是白矮星，現(xiàn)在宇宙壽命已經(jīng)有138億年了，應(yīng)該有很多白矮星，有人估計(jì)，白矮星的數(shù)量占恒星總數(shù)的3~10%之間?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的白矮星已經(jīng)有1000余顆，1982年出版的白矮星星表，就列舉了距離太陽不遠(yuǎn)，銀河系中的488顆白矮星。

白矮星既然是尸骸，為什么還有光和熱？

白矮星核心的核聚變早已熄滅，已經(jīng)不產(chǎn)生能量，但為什么還會(huì)發(fā)光發(fā)熱呢？這是因?yàn)榘装潜旧砭褪窃阈堑男呛?，星核本來就比原恒星表面溫度高很多，比如太陽表面溫度約6000度，核心溫度為1500萬度。而且在后續(xù)不斷升級的氦核聚變過程，核心溫度還會(huì)上升到數(shù)億度，這樣，當(dāng)外圍物質(zhì)硝煙散盡，留下中心的碳核時(shí)，只是繼承了原恒星的溫度。

白矮星剛形成時(shí)，表面溫度比原恒星更高，達(dá)到上萬度，核心溫度保持在上千萬度。這些溫度會(huì)源源不斷地輻射出來，于是就還有光和熱輻射。但由于不再有能量產(chǎn)生，白矮星會(huì)慢慢冷卻，但這個(gè)冷卻時(shí)間很長。冷卻后的白矮星殘骸也叫黑矮星。

白矮星質(zhì)量一般在太陽的0.2~1.44倍以內(nèi)，根據(jù)不同質(zhì)量的白矮星，其冷卻年限不同，一般需要100~200億年。當(dāng)白矮星完全冷卻后，其高密度碳就形成結(jié)晶，成為一個(gè)巨大的鉆石星球。但此“鉆石”可不是地球鉆石，密度達(dá)到10噸/cm^3，一個(gè)“鉆石”戒指會(huì)像一個(gè)鐐銬把你牢牢固定在某個(gè)位置。

中子星是大質(zhì)量恒星的尸骸

中子星是質(zhì)量為太陽8倍以上到30倍以下恒星的殘骸。太陽質(zhì)量8倍以上的恒星，核心溫度和壓力會(huì)導(dǎo)致從氫到鐵以下的一系列核聚變發(fā)生，最終在核心形成一個(gè)鐵球，核聚變熄滅后，恒星外殼的引力坍縮以亞光速撞擊鐵核，形成幾乎相同速度的反彈激波，兩股力量的碰撞，導(dǎo)致熱核失控，就會(huì)以超新星爆發(fā)的方式結(jié)束自己的壽命。

如果核心殘留質(zhì)量超過了太陽的1.44倍，超新星大爆炸后就會(huì)留下一顆中子星尸骸。

中子星是非常極端的天體，質(zhì)量達(dá)到太陽的1.44~3倍，而半徑只有10千米左右，因此密度可達(dá)1~10億噸/cm^3，表面重力是地球的上萬億倍，表面壓強(qiáng)達(dá)到恐怖的10^28倍地球大氣壓，逃逸速度達(dá)到1萬~15萬千米/s，磁場強(qiáng)度可達(dá)1~20萬億Gs（而地球才0.7Gs，太陽才1000~4000Gs）。

中子星剛誕生時(shí)表面溫度可達(dá)百萬度，核心溫度可達(dá)萬億度。由此，中子星會(huì)不斷向太空發(fā)出強(qiáng)烈的能量輻射，強(qiáng)度達(dá)到太陽的100萬倍。中子星繼承了原恒星的角動(dòng)量，體積縮得很小，因此旋轉(zhuǎn)非?？?，有的每秒數(shù)千轉(zhuǎn)。

中子星極強(qiáng)的磁場會(huì)從磁極不斷發(fā)射強(qiáng)射電波束，而中子星的磁極和自轉(zhuǎn)軸不重疊，因此其旋轉(zhuǎn)起來射電波束就像燈塔一樣的在太空中掃描，有的掃過地球，這些極有規(guī)律的脈沖信號就被人類安裝的射電望遠(yuǎn)鏡所捕捉，這顆中子星就被稱為脈沖星。

迄今為止，人類發(fā)現(xiàn)的中子星和脈沖星已經(jīng)有數(shù)千顆，“中國天眼”（安裝在貴州的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡，簡稱FAST），正式運(yùn)行才1年多，就已經(jīng)捕捉到了數(shù)百顆脈沖星。

中子星的能量也是原恒星能量的殘留，慢慢冷卻后也會(huì)變成一顆黑矮星。

黑洞是超大質(zhì)量恒星的尸骸

黑洞是超大質(zhì)量恒星死亡后留下的殘骸，原恒星質(zhì)量至少需要太陽的30倍以上（有的認(rèn)為需要40倍以上）。這類恒星由于中心壓力和溫度極高，最終和形成中子星的原恒星一樣發(fā)生熱核失控，以超新星大爆發(fā)結(jié)束自己的一生。

由于這種超大質(zhì)量恒星的引力坍縮壓力和溫度更高，核心質(zhì)量留下的也更大，就會(huì)坍縮成一個(gè)黑洞，這個(gè)黑洞質(zhì)量在太陽的3倍以上。

黑洞可以說是恒星的頂級尸骸，是通吃一切的厲鬼。進(jìn)入黑洞的所有物質(zhì)都坍縮到核心那個(gè)無限小的奇點(diǎn)上，這個(gè)奇點(diǎn)會(huì)在周圍形成一個(gè)無限曲率的球形空間，這個(gè)空間的大小與黑洞質(zhì)量成正比，叫黑洞視界或史瓦西半徑。

史瓦西半徑的計(jì)算方法為R=2GM/C^2，根據(jù)這個(gè)公式，一個(gè)質(zhì)量為太陽3倍的黑洞，其史瓦西半徑約9000米。在這個(gè)半徑9000米的球狀空間，任何天體靠近，不管這個(gè)天體的質(zhì)量有多大，都只能被黑洞所吃掉，最后一點(diǎn)骨渣子也不剩。

黑洞很貪婪，永遠(yuǎn)吃不飽。

黑洞吃掉一切天體和物質(zhì)后，質(zhì)量就會(huì)越來越大，史瓦西半徑也與質(zhì)量成正比的擴(kuò)大。人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)宇宙最大的黑洞叫SDSS J073739.96+384413.2，其質(zhì)量達(dá)到太陽的1040億倍，史瓦西半徑達(dá)到3120億千米。這個(gè)黑洞還在不斷地吞噬著恒星物質(zhì)，繼續(xù)壯大自己。

黑洞對所有的能量都吞到自己那個(gè)奇點(diǎn)上，就像貔貅只吃不拉，進(jìn)入視界后，連光也無法逃逸，因此黑洞本來是無法看到的。

但由于黑洞存在著質(zhì)量、電荷、角動(dòng)量，一旦有星際物質(zhì)靠近了視界，就會(huì)被黑洞捕捉，往中心拉扯，而靠近的物質(zhì)由于黑洞角動(dòng)量的帶動(dòng)，轉(zhuǎn)速非?？欤蛇_(dá)一半光速甚至接近光速，因此就會(huì)碰撞激發(fā)出巨大能量，發(fā)出耀眼的可見光和能量射線。

強(qiáng)大的能量噴流，還會(huì)從黑洞自轉(zhuǎn)軸兩端以接近光速發(fā)射到太空，在X波段產(chǎn)生熾熱光芒。黑洞視界就是可見和不可見的分界線，所有物質(zhì)在黑洞視界外都是可見的，一旦進(jìn)入了視界，就化為烏有，只能看到一個(gè)黑咕隆咚的無底洞。

這樣，人們就可以通過光學(xué)和射電、射線望遠(yuǎn)鏡觀測到黑洞，并能夠計(jì)算出它的質(zhì)量。

恒星尸骸還會(huì)借尸還魂，升級為黑洞。

由于白矮星和中子星都是極端天體，靠近它們的恒星等天體，都要自認(rèn)倒霉，會(huì)被它捕捉和拉扯撕碎漸漸吃掉。白矮星和中子星通過吸積這些天體物質(zhì)，就會(huì)不斷壯大自己，當(dāng)它們的質(zhì)量到達(dá)某個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)，就會(huì)發(fā)生蛻變，成為更高一層的尸骸。

這兩個(gè)臨界點(diǎn)一個(gè)叫錢德拉塞卡極限，一個(gè)叫奧本海默極限。

白矮星的臨界點(diǎn)是1.44倍太陽質(zhì)量，叫錢德拉塞卡極限，當(dāng)白矮星質(zhì)量達(dá)到這個(gè)極限時(shí)，依靠電子簡并壓就再也無法支撐自身形態(tài)，這時(shí)會(huì)有兩種歸宿：一種是通過超新星大爆發(fā)，將自身炸得粉碎，成為一片星云；還有一種就是繼續(xù)坍縮成為一顆中子星。

而中子星通過吸積，達(dá)到奧本海默極限時(shí)，中子簡并壓就無法支撐自身形態(tài)，就會(huì)繼續(xù)坍縮成為一顆夸克星或者黑洞?，F(xiàn)在人們還沒有發(fā)現(xiàn)宇宙中有夸克星的存在，因此這還只是一種猜想。

奧本海默極限現(xiàn)在還沒有一個(gè)準(zhǔn)確的數(shù)值，有研究認(rèn)為不旋轉(zhuǎn)中子星的奧本海默極限是2.16個(gè)太陽質(zhì)量，但不旋轉(zhuǎn)中子星幾乎沒有，因此一般認(rèn)為奧本海默極限在3個(gè)太陽質(zhì)量以上。而現(xiàn)在宇宙中發(fā)現(xiàn)最小的黑洞，也在太陽質(zhì)量3倍以上。

恒星質(zhì)量與形成中子星和黑洞的誤區(qū)

有人認(rèn)為，1.44倍以上太陽質(zhì)量恒星會(huì)形成一個(gè)中子星，3倍以上太陽質(zhì)量恒星會(huì)成為一顆黑洞，這種認(rèn)知是錯(cuò)誤的。這么小的恒星是無法形成中子星和黑洞的，是否成為中子星或黑洞，要看大質(zhì)量恒星在超新星大爆炸時(shí)，核心殘留的質(zhì)量。

因此，前面說的多大質(zhì)量恒星會(huì)形成中子星或黑洞也是相對的，至于30倍還是40倍太陽質(zhì)量恒星，在超新星大爆發(fā)后是留下一個(gè)中子星還是黑洞，關(guān)鍵還是要看恒星演化末期，核心殘留質(zhì)量有多大，達(dá)到錢德拉塞卡極限，就會(huì)成為中子星，達(dá)到奧本海默極限就會(huì)成為黑洞。

尸骸還會(huì)打架，爆發(fā)出巨大能量

在整個(gè)宇宙演化事件中，白矮星、中子星、黑洞之間，會(huì)發(fā)生黑吃黑的情況，還會(huì)發(fā)生自己相互碰撞的事件，尤其是中子星或黑洞在相互打架碰撞中，會(huì)激發(fā)出宇宙頂級天體事件，這就是發(fā)出伽馬射線暴。

伽馬射線暴是宇宙頂級能量爆發(fā)，其幾秒鐘或幾分鐘爆發(fā)出來的能量，甚至超過一個(gè)星系輻射能量總和，如果被這種能量擊中，將會(huì)萬劫不復(fù)，因此科學(xué)界認(rèn)為，伽瑪暴是宇宙最恐怖的頂級殺手。

有科學(xué)家認(rèn)為，伽馬射線暴殺滅了宇宙中90%以上的生命和文明，是宇宙文明難以發(fā)展到高級狀態(tài)的重要原因之一。這或許也是人類迄今都無法發(fā)現(xiàn)地外文明的一個(gè)原因吧。

就說到這，歡迎討論，感謝閱讀。如喜歡我的文章，就給個(gè)點(diǎn)贊和關(guān)注吧，再次感謝。

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