超密恒星——中子星
中子星是一種比白矮星密度更大的恒星，它的主要組成部分是中子以及少量的質子、電子。1932年發現中子後不久，天文學家朗道就提出可能存在由中子組成的致密星。1934年巴德和茲威基也分別提出了中子星的概念，並指出中子星可能產生於超新星爆發。1967年英國射電天文學家休伊什和貝爾等發現了脈衝星。不久，就確認脈衝星是快速自轉的、有強磁場的中子星。
中子星的密度為10的11次方千克/立方厘米，也就是每立方厘米的質量有一億噸！和白矮星的幾十噸/立方厘米相比，後者似乎就根本不值一提了。事實上，中子星的質量大得驚人，半徑十公裏的中子星的質量就與太陽的質量相當了。
同白矮星一樣，中子星也是處於演化後期的恒星，它也是在老年恒星的中心形成的。不同的是能夠形成中子星的恒星，其質量更大罷了。根據科學家的計算，當老年恒星的質量大於十個太陽的質量時，它就有可能最後變為一顆中子星，而質量小於十個太陽的恒星通常隻能變化為一顆白矮星。
在形成的過程中，中子星同白矮星是非常相似的。當恒星外殼向外膨脹時，它的核受反作用力而收縮。核在巨大的壓力和由此產生的高溫下發生一係列複雜的物理變化，最後形成一顆中子星內核。而整個恒星將以一次極為壯觀的爆炸來結束自己的生命。這就是天文學中著名的“超新星爆發”。
超新星爆發
如果你經常觀看星空，那麼，有時候你會發現，在某一星區，突然出現了一顆從來沒有見過的明亮星星！但僅僅過了幾個月或者隻過了幾天，它又消失了。
這種“奇特”的星星叫做“新星”或者“超新星”。在古代，人們將它稱為“客星”，意思是“前來做客”的恒星。
新星和超新星是變星中的一個類別。人們看見它們突然出現，曾經一度以為它們是剛剛誕生的恒星，所以取名叫“新星”。其實，它們不但不是新生的星體，而且相反，是正走向衰亡的老年恒星。事實上，它們就是正在爆發的紅巨星。我們曾經不止一次提到，當一顆恒星步入老年，它的中心會向內收縮，而外殼卻朝外膨脹，形成一顆紅巨星。紅巨星是很不穩定的，但總有一天它會猛烈地爆發，拋掉身上的外殼，露出藏在中心的白矮星或中子星。
在大爆炸中，恒星將拋射掉自己大部分的質量，同時釋放出巨大的能量。於是，在短短幾天內，它的光度有可能將增加幾十萬倍，這樣的星叫“新星”。如果恒星的爆發再猛烈些，它的光度增加甚至能超過1000萬倍，這樣的恒星叫做“超新星”。
超新星爆發的激烈程度簡直讓人難以置信。超新星在幾天內傾瀉的能量，相當地一顆青年恒星在幾億年裏所輻射的那樣多，以致它看上去就像一整個星係那樣明亮！
新星或者超新星的爆發是天體演化的重要環節。它是老年恒星盛大的葬禮，同時也是新生恒星的推動者。超新星的爆發可能導致附近星雲中無數顆恒星的誕生。另一方麵，新星和超新星爆發的灰燼，也是形成別的天體的重要材料。今天我們地球上的許多物質元素就來自那些早已消失的恒星。
不斷發出電磁脈衝信號的脈衝星
脈衝星是在1967年首次被發現的。當時，有人發現狐狸星座有一顆星發出一種周期性的電波。經過仔細分析，科學家認為這是一種未知的天體。因為這種星體不斷地發出電磁脈衝信號，於是科學家就把它命名為“脈衝星”。
脈衝星發射的射電脈衝的周期十分有規律。起初，人們對此很困惑，甚至猜想這可能是外星人在向我們發電報聯係。於是，人們把第一顆脈衝星叫做“小綠人一號”。
後來經過天文學家一年的努力，終於證實了，脈衝星其實就是正在快速自轉的中子星。射電脈衝，正是由於它的快速自轉而發出的。
正如地球有磁場一樣，恒星也有磁場；也正如地球在自轉一樣，恒星也都在自轉；還跟地球一樣，恒星的磁場方向不一定跟自轉軸在同一直線上。於是，每當恒星自轉一周，它的磁場就會在空間劃一個圓，而且可能掃過地球一次。
體積越小、質量越大的恒星，它的磁場越強。中子星正是這樣高密度的恒星。
另外，當恒星體積越大、質量越大時，它的自轉周期就越長。我們的地球自轉一周要二十四小時。而脈衝星的自轉周期竟然小於一秒！要達到這個速度，連白矮星都不行。這就說明了，隻有高速旋轉的中子星，才可能扮演脈衝星的角色。
這個結論曾引起巨大的轟動。因為雖然早在20世紀30年代，中子星就作為假說被提了出來，但是一直沒有得到證實，人們也不曾觀測到中子星的存在。而且因為理論預言的中子星密度大得超出了人們的想象，在當時，相當多的人對這個假說持有懷疑的態度。
直到脈衝星被發現後，經過計算，證實隻有像中子星那樣體積小、密度大、質量大的星體才能達到這樣的脈衝強度和頻率，從此，中子星才真正由假說成為事實。脈衝星的發現，被稱為20世紀60年代的四大天文學重要發現之一。
神秘的黑洞和白洞
“黑洞”，其實是一種天體。它的引力場非常強，就連光也不能逃脫出來。跟白矮星和中子星相同，黑洞很可能也是由恒星演化而來的。
我們曾經比較詳細地介紹了白矮星和中子星形成的過程。當一顆恒星衰老時，它的熱核反應就會耗盡中心的燃料（氫），由中心產生的能量就會所剩無幾。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心就會開始坍塌收縮，直到最後形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。
質量小一些的恒星主要演化成白矮星，質量比較大的恒星則有可能形成中子星。而根據科學家的計算，中子星的總質量不能大於太陽三倍的質量。如果超過了這個值，那麼將再沒有什麼力能與自身重力相抗衡了，從而會導致另一次大減縮。
根據科學家的猜想，物質將不可阻擋地向著中心點進軍，直至成為一個體積趨於零、密度趨向無限大的“點”。而一旦它的半徑收縮到一定程度時（史瓦西半徑），巨大的引力就將使得即使光也無法向外射出，從而切斷了恒星與外界的一切聯係——“黑洞”由此誕生。
與別的天體相比，黑洞十分特殊。舉個例子，黑洞有“隱身術”。人們無法直接觀察到它，連科學家都隻能對它內部結構提出各種猜想而無法證實。但黑洞是怎麼把自己隱藏起來的呢？答案就是——彎曲的空間。我們都知道，光是沿直線傳播的。這是一個最基本的常識。可是根據廣義相對論，空間會在引力場作用下彎曲。這時候，光雖然仍然沿任意兩點間的最短距離傳播，但走的已經不是直線，而是曲線。這就如此光本來是要走直線的，隻不過強大的引力把它拉得偏離了原來的方向。
在地球上，由於引力場作用很小，這種彎曲是微乎其微的。但是在黑洞周圍，空間的變形非常大。因此，即使是被黑洞擋著的恒星發出的光，有一部分也會落入黑洞中消失，而另一部分光線會通過彎曲的空間繞過黑洞而到達地球。所以，我們可以毫不費力地觀察到黑洞背麵的星空，就像黑洞不存在一樣，這就是黑洞的隱身術。
更神奇的是，有些恒星不僅是朝著地球發出的光直接到達地球，它朝其他方向發射的光也可能被附近的黑洞的強引力折射而到達地球。這樣我們不僅能看見這顆恒星的“臉”，還同時看到它的側麵、甚至後背！
“黑洞”被喻為最具有挑戰性、也最讓人激動的天文學說之一。許多科學家正在為揭開它的神秘麵紗而辛勤工作著，新的理論也被源源不斷地提出。
黑洞就像宇宙中的一個無底深淵一樣，物質一旦掉進去，就再也逃不出來。於是根據“事物一分為二”的觀點，科學家們大膽地猜想：宇宙中會不會也同時存在一種物質隻出不進的“泉”呢？並給它取了個同黑洞相反的名字，叫“白洞”。
科學家們設想：白洞也有一個與黑洞類似的封閉的邊界，但與黑洞不同的是，白洞內部的物質和各種輻射隻能經邊界向外部運動，而白洞外部的物質和輻射卻不能進入其內部。這就好比，白洞是一個不斷向外噴射物質和能量的源泉，它向外界提供物質和能量，卻不吸收外部的物質和能量。