第十一章
恒星的歸宿
核反應結束了，引力成為主要的矛盾方麵，於是收縮成為恒星的主要趨勢，恒星進入了它的衰亡期。
恒星怎樣衰亡，它的歸宿怎樣，同它本身的質量有很大的關係。
質量小的恒星衰亡是平靜的。在太陽質量13倍以下的恒星，結局都是白矮星。
這種恒星在引力作用下向中心收縮，體積變小，密度增高。它的半徑最後縮到甚至隻有四五百千米，大部分比地球都要小，有的比月亮還小得多，而它們的密度卻達到水的幾萬倍，甚至上億倍。
收縮到這種程度，新的平衡就到來了。我們知道物質的原子中間是帶正電的原子核，核外是帶負電的電子。按照物理定律，正電荷和負電荷相斥，因此電子是不能互相過於靠近的。在密度相當高的時候，電子之間有一種類似於壓力排斥作用，這種作用終於抵抗了引力收縮而趨於平衡，這時它的溫度雖然很高，但是因為體積很小，光度也就很弱，所以它出現在赫羅圖左下角上。
不同質量的星走向白矮星的道路是不一樣的。
比太陽質量一半還小的星，在氫聚變結束以後，由於質量小，中心溫度和密度不能達到氦反應所需要的程度，所以它們不經過紅巨星階段，而直接就變成白矮星。
白矮星的密度比水大幾萬倍，甚至上億倍，小塊白矮星物質和一艘大輪船的質量一樣大
質量是太陽的05～13倍的恒星，或原來質量在太陽的3倍以下經過爆發拋射剩下的，在這個蒞圍的恒星，才經過紅巨星、脈動、爆發等過程成為白矮星。
質量比太陽大3倍以上的恒星，它們的衰亡要經過激烈的轉變。
這是恒星演化中最有趣的過程之一。
由於它們質量大，引力作用強，在這種情況下，恒星一旦核反應結束，向心的引力失去它的平衡力，不再是緩慢的收縮，而是迅猛異常的坍縮。
劇烈的坍縮使核心部分壓縮到密度極高的狀態，同時又向外發出強烈的衝擊波，使外層物質猛然向星際空間拋射，這就是超新星爆發。
超新星爆發的時候亮度急增幾千萬倍以至上億倍以上，經過幾個月時間慢慢變暗下來。劇烈爆發把很大一部分恒星物質拋射到周圍的空間中，成為彌漫星雲。公元1054年(宋至和元年)我國天文學家發現，並且詳細記載了一顆超新星的爆發。根據當時所記載的位置，正和我們現在看到金牛星座時的著名蟹狀星雲的位置相合，這個星雲至今還在以很快的速度向外散開，從它散開的速度推算，它最初從中心向外散開，正相當於我國史書上所記載的觀測到這顆超新星爆發的年代，所以現在天文學家認為，蟹狀星雲就是這顆超新星拋射出來的物質形成的。
超新星爆發使恒星完全瓦解，是使天體由凝聚的星態轉化為彌散氣態這一質變的轉折點。
超新星爆發以後，中心部分留下的殘骸也發生了質變，不再是普通的恒星了。
核心部分在坍縮造成的巨大壓力下，壓縮成為超高密度的狀態，密度高達水的百萬億倍，相當於原子核的密度。在這種情況下，原子裏原來的核外電子幾乎全部被擠到原子核裏去，和原來的核裏的質子結合成中子，這時候恒星的全部物質就都是中子，恒星便成為中子星。由於密度大，中子間的距離小，也產生一種排斥作用，能夠同引力相對抗，於是坍縮停止。
按照角動量守恒的原理，物體體積縮小的時候，轉動慣性減小，角速度要加快，中子星在收縮中，自轉也加快了。一般恒星自轉比較慢，比如太陽，大約每27天自轉一周。中子星由於高度壓縮，縮小到半徑隻有10千米左右，它的自轉速度相應地加快每秒幾周到幾十周。
同時，由於收縮，磁力線越來越緊密，磁場因而大大加強。中子星的磁場很強，比太陽磁場要強上萬億倍。密度高，體積小，磁場強，自轉快，是中子星的突出特點。
中子星的結構和物理性質是十分特殊的。從中子星中心到半徑大約8千米範圍裏，幾乎全是由中子構成的沒有內摩擦的超流體；在8千米到10千米的外層，溫度雖然高達上億度，但是由於高密度物質的熔點極高，這層物質仍然在熔點以下，所以形成一個堅硬的固態的外殼。
本世紀30年代，科學家根據原子核理論，曾經預言了應該有這樣一種中子星存在，但是長時間沒有在天空找到它。直到1967年，射電望遠鏡發現了周期性輻射脈衝電磁波的脈衝星，證明它就是中子星，中子星的存在才得到了觀測的驗證。
如果恒星的質量超過太陽3倍以上，經過超新星爆發拋射物質以後，剩餘的質量仍然大於兩個太陽質量的話，那麼坍縮的結果就是比中子星密度更高的天體。這是因為這種恒星的向心引力實在太大，中子間的排斥作用也不再能抵抗住引力，天體會繼續收縮，不斷走向更高的密度，更小的體積和更強的引力。