《三体》中的物理学：水滴态可能存在吗？(7)

多数白矮星内部的温度是1000万摄氏度，而外壳的温度最低可达10 000摄氏度，所以它们发出的光的频率都很接近，即白光，这是白矮星得名的原因。随着白矮星慢慢地辐射热量，温度会降低，原则上，白矮星可以将所有热量都辐射完，成为“黑矮星”，但辐射完所有热量需要的时间比宇宙现在的年龄还要长得多，所以并不存在“黑矮星”。
物理学家和天文学家对白矮星的物质结构了解得并不全面，有人推测，白矮星物质中的大部分可能是晶体而不是等离子体。
更重的矮子
当恒星的坍缩质量超过钱德拉塞卡极限，即1.4个太阳质量时，白矮星中的电子简并压强不足以抵抗引力，就可能会形成中子星。在这里，我们用“可能”二字的原因是，白矮星也许会在完全坍缩之前抛出一部分特质，从而不会形成中子星。
如果母恒星的质量远大于太阳质量，却小于10个或20个太阳质量，在恒星生命的最后阶段，由于核合成（轻原子核合并为较重的原子核）减少导致辐射压不足以承受引力，恒星先是坍缩，在坍缩过程中产生极高的温度从而引发超新星爆发，超新星爆发的亮度可以超过一个星系的亮度。在超新星爆发之后的遗迹中，可能出现中子星。如果恒星中的金属元素很多，那么质量很大的恒星在超新星爆发之后，遗迹也可能是中子星，而不是质量更重的黑洞。
通常，中子星的质量在1.4-3.2个太阳质量之间，如果恒星核在爆发之后要重于这个范围的上限，黑洞的形成就不可避免了。在中子星中，寻常的理论认为物质态处于中子的简并气体状态。由于中子更重，其简并气体中的两个中子之间的距离要远远小于简并电子气体中的两个电子之间的距离，所以中子星物质态更重。
我们可以简单地估计一下中子物质态的密度。中子的大小大约是10-13厘米，质量大约是10-27千克，如果中子星物质态的相邻中子之间相距大约就是中子的大小，那么中子物质态的密度就是每立方厘米1012千克。确实，更精确的计算告诉我们，中子星的平均密度在3.7×1011~5.9×1011千克每立方厘米之间。也就是说，一立方厘米的中子物质重量达到惊人的数千亿吨，一勺中子物质就达到数万亿吨。
我们再通过中子态密度来估计中子星的大小。这很简单，中子星的质量与太阳质量在一个量级，即2×1030千克，如果中子星的半径大约是10千米，那么它的体积大约是1018立方厘米，这样，这颗中子星的密度正好就是中子物质的密度。因此，中子星的半径大约是10千米。