宇宙中有很多東西都在挑戰人類想要對一切事物分類的衝動。比如說,冥王星是行星嗎?又或者發現了一個以前從未間過的動物,這是一個全新的物種還是亞種?是雌性還是雄性?是綠色,藍色還是青色?等等等等……
然而,有時候神奇的大自然會給我們幫大忙,在兩種事物中劃出準確的分割線,就比如區分白矮星,中子星和黑洞。它們可能都是已經逝去恆星的殘骸,區分它們的方式也很簡單,就是看它們如何抵抗那勢不可擋的重力。
好吧,讓我們先從恆心是如何誕生的開始:氫元素的聚變,在不足太陽8%的質量情況下,氣團沒有足夠的壓力和溫度讓氫元素聚變,恆星就無法形成,這樣的最終結果就是我們會得到一個超重版的土星或木星。按照這個線路往上,像是紅矮星,太陽(黃矮星)之類的恆星,它們就是用核聚變的能量來保持自身足夠的熱度以此來對抗重力坍縮,但是最終恆星會因為核聚變的燃料用光而步入死亡。所以我們的太陽在50億年後也會變成一顆白矮星。
當恆星死亡時,它會變成三種物理上不同的天體之一,假如恆星比較小,那麼它的核心(核的質量小於1.44個太陽質量)就會變成一個白矮星。向我們地球這麼大的白矮星其質量就差不多跟我們的太陽質量一樣。它們不是靠熱量,而是根據泡利不相容原理(又稱泡利原理、不相容原理,是微觀粒子運動的基本規律之一。它指出:在費米子組成的系統中,不能有兩個或兩個以上的粒子處於完全相同的狀態。),靠電子的斥力來抵消重力。這個效應也可以理解為基本上就是一個恆星大小的原子周圍電子填充軌道的版本,因為的宇宙的第一條基本法則就是,沒有兩個電子可以在同一時間共享相同的狀態。
如果恆星再大(中子星的前身一般是一顆質量為10-29倍太陽質量的恆星,星核大於1.44小於3個太陽質量。)一些,它的核心對於這種電子斥力來說就太重了,它們無法抵抗重力,因此恆星會進一步坍縮,直到它的直徑變成大約10千米左右,它所有的電子和質子都被融合在一起形成中子,取而代之的是中子之間的核排斥來抵抗重力。也就是中子版的泡利不相容原理,這樣就形成了中子星。
如果恆星死亡時質量很大,(或兩個中子星碰撞並融合在一起)它的核心(大於3個太陽質量)會變得無論時核斥力還是泡利不相容原理,都無法對抗重力,核心會崩潰無限坍縮——到目前為止,沒有任何力量可以對抗這種密度的物質,也就是我們所說的黑洞。
說到這裡,當恆星死亡的時候,它所變成的天體是和自身質量息息相關的。把這些天體區分開則看的是它們是由什麼組成的或是如何對抗重力的,呃,或是無法對抗。