白矮星和中子星是如何形成的，上面的物质什么样？地球上找不到

白矮星和中子星是恒星生命周期结束的产物。虽然是星辰墓碑，但他们并没有死。吸附恒星，制造它们的物质与地球上看到的所有物质都不一样，那么这些有趣的天体是如何形成的，它们上面的物质长什么样子呢？

元素周期表中已知的元素有118种。这些元素有着不同的性质，但有一点是相同的，那就是它们都是以原子或分子的形式存在。原子由原子核和核外电子组成，分子由原子组成。在地球上，我们可以通过增加压力来压缩物质，但不可能压碎原子。为什么原子不能被压碎？支持原子结构的是什么？从宏观上看，物是人非。比如在我们看来，一块铁是没有缝隙的，但是如果我们把它放在显微镜下，就会发现组成铁块的金属原子之间是有缝隙的。一个非常大的空洞，可以说空洞占据的面积比原子占据的面积还要大。

既然缝隙这么大，原子又是如何保持结构不被压垮的呢？是因为电磁力，因为电磁力给原子提供了排斥力，正是这个排斥力支撑着物质的结构。

所以无论我们如何对物质施加压力，都只会让原子的排列更加紧密，而原子本身的结构却丝毫没有改变。例如，在木星内部，由于压力强大，氢气变成液态，形成氢海洋，而在海洋下面，由于压力更大，氢气变成固态，呈现出金属的特性。但是，无论是氢气还是金属氢，氢原子本身的结构都是一样的。不管是木星还是地球，毕竟只是行星，压力毕竟有限，但在恒星上却是另一番景象。

在恒星生命的末期，恒星的外部结构会迅速膨胀，最终消散到太空中，而内部则在引力的作用下坍缩，最终变得异常致密。

此时的压力不是地球、木星这样的行星可以比拟的。由电磁力支撑的原子结构坍塌，电子不再整齐排列在轨道上，而是变成了自由电子，幸好这些自由电子最终顶住了压力，保持了原子核的完整性。

电子是如何承受压力的？根据瑞士-奥地利物理学家泡利提出的泡利不相容原理，相同的粒子会相互排斥，不能挤在一起。这种排斥称为“电子简并压力”。正是电子简并压力使破碎的原子保持稳定状态，处于这种状态的物质称为电子简并物质。白矮星就是由这种物质构成的。

作为一颗密度极高的天体，白矮星的物质密度约为每立方厘米10吨。周围的物质会被白矮星强大的引力吸收，同时白矮星的质量也会增加。

随着白矮星质量的增加，压力进一步增加。当白矮星的质量达到太阳质量的1.44倍时，电子简并压力再也无法与引力竞争，原子核被压碎。自由电子进入原子核并与质子结合形成中子。幸运的是，中子之间存在相互排斥。有了这种斥力，物质结构终于稳定下来，这种物质就叫做中子简并态物质，由这种物质组成的天体就叫做中子星，所以我们也称这种物质为中子星物质。由中子星物质构成的中子星密度比白矮星还大，其物质密度可达每立方厘米10亿吨。

所以中子星通常很小，半径只有20到30公里，但它们的质量却是太阳的1.44倍以上。

当然，并不是所有的中子星都是白矮星通过吸收物质演化而来的。一般认为，质量大于8倍太阳质量、小于30倍太阳质量的恒星，在燃料耗尽后，会直接形成超新星爆炸。中子星。对于质量更大的恒星，由于巨大的引力压力，连中子之间的相互斥力都无法与之抗衡，所以物质会不断坍缩，最后形成一个密度无穷大、体积无穷大的点，也就是我们所说的一个奇点，在奇点周围会形成一个空间曲率无限大的范围，这就是宇宙中最神秘的天体——黑洞。

不管是白矮星、中子星还是黑洞，人类都证实了它们的存在。现在，我们不仅有黑洞的照片，还有数以千计记录在案的中子星。数量已经达到了200多个，而且这个数字还在不断增加。

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