总之,恒星演化的晚期会经过红巨星(或超红巨星)阶段形成白矮星、中子星或黑洞。
研究表明,剩余残骸质量不超过钱德拉塞卡极限(1.4M ⊙ ,M ⊙ 为太阳质量)的恒星会形成白矮星。
质量超过钱德拉塞卡极限的恒星会形成中子星,这是一种靠中子间泡利斥力支撑的恒星,密度高达每立方厘米1亿~10亿吨。质量超过奥本海默极限(2~3M ⊙ )的恒星,自然界中没有任何力可以支撑,将塌缩成黑洞。
表2-1以太阳为例给出了几种恒星密度与半径的比较。太阳半径70万千米,密度与水差不多,约为每立方厘米1.4克。
表2-1 恒星密度与半径的比较
太阳演化成白矮星后,半径缩小到1万千米,密度约为每立方厘米1吨。如果形成太阳质量的中子星,半径约为10千米,密度为每立方厘米1亿~10亿吨。太阳质量的黑洞,半径为3千米,“密度”约为每立方厘米100亿吨。图2-3给出了各种恒星大小的比较。
图2-3 恒星尺度比较图
这里有两点需要说明。首先,太阳演化的最终结局是白矮星,不可能是中子星或黑洞。质量最小的中子星或黑洞要由8个以上太阳质量的主序星演化而成。
其次,下面我们会谈到,黑洞内部基本上是真空,物质都聚集在黑洞中心、体积为无穷小的奇点上,所以谈论黑洞的密度实际上没有意义。