當(dāng)大質(zhì)量恒星是太陽質(zhì)量的二倍時，死亡后就會變成黑洞. 白矮星是一種很特殊的天體，它的體積小、亮度低，但質(zhì)量大、密度極高。比如天狼星伴星（它是最早被發(fā)現(xiàn)的白矮星），體積比地球大不了多少，但質(zhì)量卻和太陽差不多！也就是說，它的密度在1000萬噸/立方米左右。



根據(jù)白矮星的半徑和質(zhì)量，可以算出它的表面重力等于地球表面的1000萬－10億倍。在這樣高的壓力下，任何物體都已不復(fù)存在，連原子都被壓碎了：電子脫離了原子軌道變?yōu)樽杂呻娮印?



白矮星是一種晚期的恒星。根據(jù)現(xiàn)代恒星演化理論，白矮星是在紅巨星的中心形成的。

當(dāng)紅巨星的外部區(qū)域迅速膨脹時，氦核受反作用力卻強(qiáng)烈向內(nèi)收縮，被壓縮的物質(zhì)不斷變熱，最終內(nèi)核溫度將超過一億度，于是氦開始聚變成碳。



經(jīng)過幾百萬年，氦核燃燒殆盡，現(xiàn)在恒星的結(jié)構(gòu)組成已經(jīng)不那么簡單了：外殼仍然是以氫為主的混和物；而在它下面有一個氦層，氦層內(nèi)部還埋有一個碳球。核反應(yīng)過程變得更加復(fù)雜，中心附近的溫度繼續(xù)上升，最終使碳轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌亍?



與此同時，紅巨星外部開始發(fā)生不穩(wěn)定的脈動振蕩：恒星半徑時而變大，時而又縮小，穩(wěn)定的主星序恒星變?yōu)闃O不穩(wěn)定的巨大火球，火球內(nèi)部的核反應(yīng)也越來越趨于不穩(wěn)定，忽而強(qiáng)烈，忽而微弱。此時的恒星內(nèi)部核心實際上密度已經(jīng)增大到每立方厘米十噸左右，我們可以說，此時，在紅巨星內(nèi)部，已經(jīng)誕生了一顆白矮星。



白矮星的密度為什么這樣大呢？



我們知道，原子是由原子核和電子組成的，原子的質(zhì)量絕大部分集中在原子核上，而原子核的體積很小。比如氫原子的半徑為一億分之一厘米，而氫原子核的半徑只有十萬億分之一厘米。假如核的大小象一顆玻璃球，則電子軌道將在兩公里以外。



而在巨大的壓力之下，電子將脫離原子核，成自由電子。這種自由電子氣體將盡可能地占據(jù)原子核之間的空隙，從而使單位空間內(nèi)包含的物質(zhì)也將大大增多，密度大大提高了。形象地說，這時原子核是“沉浸于”電子中。



一般把物質(zhì)的這種狀態(tài)叫做“簡并態(tài)”。簡并電子氣體壓力與白矮星強(qiáng)大的重力平衡，維持著白矮星的穩(wěn)定。順便提一下，當(dāng)白矮星質(zhì)量進(jìn)一步增大，簡并電子氣體壓力就有可能抵抗不住自身的引力收縮，白矮星還會坍縮成密度更高的天體：中子星或黑洞。



對單星系統(tǒng)而言，由于沒有熱核反應(yīng)來提供能量，白矮星在發(fā)出光熱的同時，也以同樣的速度冷卻著。經(jīng)過一百億年的漫長歲月，年老的白矮星將漸漸停止輻射而死去。它的軀體變成一個比鉆石還硬的巨大晶體——黑矮星而永存。



而對于多星系統(tǒng)，白矮星的演化過程則有可能被改變。（參看“雙星”）

當(dāng)一顆類似太陽的小質(zhì)量恒星演化到晚期臨近生命終了時，它將開始脈動，隨后把它的外層拋射出去形成行星狀星云。星云中心是一個燒盡其氫、氦燃料的恒星。隨著行星狀星云的氣體不斷膨脹而消散于宇宙空間，熾熱的中心恒星也逐漸冷卻，表面溫度逐漸降低。這小質(zhì)量恒星內(nèi)部不產(chǎn)能，外層物質(zhì)便向內(nèi)壓縮，使內(nèi)部物質(zhì)密度越來越高，但引力收縮并不能一直進(jìn)行下去。當(dāng)密度達(dá)到10000000000千克/立方米時，恒星內(nèi)部的電子就會成為不可壓縮的，這種狀態(tài)叫做簡并態(tài)，簡并態(tài)電子抗拒進(jìn)一步壓縮的壓力叫簡并性電子壓力，由于這種壓力抗拒引力收縮，使恒星達(dá)到新的平衡，這時恒星成為一顆溫度很高、呈白色、體積和光度很小的白矮星。（隨時間的推移，白矮星逐漸冷卻最終成為一個不發(fā)光的黑矮星）

而對于大質(zhì)量的恒星（大于8個太陽），在其核心碳氧可以平穩(wěn)地燃燒，生成較重的的元素——鐵。恒星內(nèi)部溫度一直上升直到接近50億開，這時核聚變生成大量中微子。中微子從恒星傾瀉而出會帶走大量能量，于是恒星迅速坍塌。恒星向內(nèi)坍塌是向外釋放大量能量，其光度突然增加十億倍左右，這就是我們觀測到的超新星爆發(fā)。在坍縮的核心內(nèi)，由于壓強(qiáng)高到不可思議的程度，連原子核也被壓碎，電子被擠進(jìn)原子核和核內(nèi)的質(zhì)子結(jié)合成中子。這個恒星的核心被壓縮成一個密集的簡并中子構(gòu)成的中子星。（中子星密度高達(dá)10000000000000000000千克/立方米）

如果核能耗盡的恒星的質(zhì)量大于奧本海默極限，簡并中子壓力也抵不住恒星的引力收縮。恒星將繼續(xù)收縮下去，成為一個黑洞