恒星为什么会变成中子星？

如题所述

比太阳质量大1.44~2倍的死亡后变成中子星，比太阳质量大2倍以上的才变成黑洞，比太阳小的都变成白矮星（包括太阳）。

当大质量恒星是太阳质量的二倍时，死亡后就会变成黑洞. 白矮星是一种很特殊的天体，它的体积小、亮度低，但质量大、密度极高。比如天狼星伴星（它是最早被发现的白矮星），体积比地球大不了多少，但质量却和太阳差不多！也就是说，它的密度在1000万吨/立方米左右。

根据白矮星的半径和质量，可以算出它的表面重力等于地球表面的1000万－10亿倍。在这样高的压力下，任何物体都已不复存在，连原子都被压碎了：电子脱离了原子轨道变为自由电子。
白矮星是一种晚期的恒星。根据现代恒星演化理论，白矮星是在红巨星的中心形成的。

当红巨星的外部区域迅速膨胀时，氦核受反作用力却强烈向内收缩，被压缩的物质不断变热，最终内核温度将超过一亿度，于是氦开始聚变成碳。

经过几百万年，氦核燃烧殆尽，现在恒星的结构组成已经不那么简单了：外壳仍然是以氢为主的混和物；而在它下面有一个氦层，氦层内部还埋有一个碳球。核反应过程变得更加复杂，中心附近的温度继续上升，最终使碳转变为其他元素。

与此同时，红巨星外部开始发生不稳定的脉动振荡：恒星半径时而变大，时而又缩小，稳定的主星序恒星变为极不稳定的巨大火球，火球内部的核反应也越来越趋于不稳定，忽而强烈，忽而微弱。此时的恒星内部核心实际上密度已经增大到每立方厘米十吨左右，我们可以说，此时，在红巨星内部，已经诞生了一颗白矮星。

白矮星的密度为什么这样大呢？

我们知道，原子是由原子核和电子组成的，原子的质量绝大部分集中在原子核上，而原子核的体积很小。比如氢原子的半径为一亿分之一厘米，而氢原子核的半径只有十万亿分之一厘米。假如核的大小象一颗玻璃球，则电子轨道将在两公里以外。

而在巨大的压力之下，电子将脱离原子核，成自由电子。这种自由电子气体将尽可能地占据原子核之间的空隙，从而使单位空间内包含的物质也将大大增多，密度大大提高了。形象地说，这时原子核是“沉浸于”电子中。

一般把物质的这种状态叫做“简并态”。简并电子气体压力与白矮星强大的重力平衡，维持着白矮星的稳定。顺便提一下，当白矮星质量进一步增大，简并电子气体压力就有可能抵抗不住自身的引力收缩，白矮星还会坍缩成密度更高的天体：中子星或黑洞。

对单星系统而言，由于没有热核反应来提供能量，白矮星在发出光热的同时，也以同样的速度冷却着。经过一百亿年的漫长岁月，年老的白矮星将渐渐停止辐射而死去。它的躯体变成一个比钻石还硬的巨大晶体——黑矮星而永存。

而对于多星系统，白矮星的演化过程则有可能被改变。（参看“双星”）
当一颗类似太阳的小质量恒星演化到晚期临近生命终了时，它将开始脉动，随后把它的外层抛射出去形成行星状星云。星云中心是一个烧尽其氢、氦燃料的恒星。随着行星状星云的气体不断膨胀而消散于宇宙空间，炽热的中心恒星也逐渐冷却，表面温度逐渐降低。这小质量恒星内部不产能，外层物质便向内压缩，使内部物质密度越来越高，但引力收缩并不能一直进行下去。当密度达到10000000000千克/立方米时，恒星内部的电子就会成为不可压缩的，这种状态叫做简并态，简并态电子抗拒进一步压缩的压力叫简并性电子压力，由于这种压力抗拒引力收缩，使恒星达到新的平衡，这时恒星成为一颗温度很高、呈白色、体积和光度很小的白矮星。（随时间的推移，白矮星逐渐冷却最终成为一个不发光的黑矮星）
而对于大质量的恒星（大于8个太阳），在其核心碳氧可以平稳地燃烧，生成较重的的元素——铁。恒星内部温度一直上升直到接近50亿开，这时核聚变生成大量中微子。中微子从恒星倾泻而出会带走大量能量，于是恒星迅速坍塌。恒星向内坍塌是向外释放大量能量，其光度突然增加十亿倍左右，这就是我们观测到的超新星爆发。在坍缩的核心内，由于压强高到不可思议的程度，连原子核也被压碎，电子被挤进原子核和核内的质子结合成中子。这个恒星的核心被压缩成一个密集的简并中子构成的中子星。（中子星密度高达10000000000000000000千克/立方米）
如果核能耗尽的恒星的质量大于奥本海默极限，简并中子压力也抵不住恒星的引力收缩。恒星将继续收缩下去，成为一个黑洞。

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