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超密度天體揭秘：白矮星、脈衝星與黑洞的不同之處在哪裡？
在天文學中，稱為緊湊物體的術語通常包括白矮星、脈衝星和黑洞。這些物體的共同特徵是相對於它們的半徑擁有非常高的質量，這使它們的密度極高，遠超普通原子物質。緊湊物體通常被視為恆星演化的最終產品，因此也被稱為恆星遺跡。這些天體的狀態和類型主要取決於形成它們的恆星的質量。
“緊湊物體是恆星生命末期的基本組成部分，其特性能夠讓我們更深入理解宇宙的演變。”
形成過程
每一顆恆星都將經歷一個階段，當核聚變產生的輻射壓無法抵抗持續增強的引力時，這時恆星便會在自身重力的作用下開始塌縮，進入死亡過程。大多數恆星的死亡最終會導致一個非常致密的恆星殘骸，這便是緊湊物體。這些緊湊物體在內部不再產生能量，但它們會因塌縮後剩餘的熱量而持續輻射數百萬年。至於這些緊湊物體在宇宙早期的形成過程，依然是個未解之謎。
緊湊物體的壽命
儘管緊湊物體會輻射並導致能量損失，但與普通恆星不同，它們的結構不依賴於高溫來維持。在外部擾動和質子衰變的影響下，它們幾乎可以持續存在無限長的時間。黑洞則估計會在數萬億年後因霍金輻射而逐漸蒸發。根據目前的物理宇宙學標準模型，所有恆星最終都將演化成為冷卻且暗淡的緊湊恆星，這預示著宇宙將進入所謂的衰退時代。
“所有事物最終只能成為被分散的冷粒子，或者是某種形式的緊湊恆星或亞恆星物體。”
白矮星
白矮星主要由電子簡並物質構成，通常是碳和氧的原子核，通過簡並電子形成密集的狀態。白矮星由主序星的核心演化而來，形成時擁有非常高的溫度。隨著冷卻，它們的顏色會變紅，並變得越來越暗，最終會成為黑矮星。白矮星的質量上限約為1.4個太陽質量，這個限制被稱為昌德拉塞卡極限。若質量再增大，則會推進到中子星的形成階段。
脈衝星
脈衝星是當白矮星吸收了過多質量后，其內部的電子與質子結合形成中子時形成的一種類型。這種塌縮導致恆星半徑縮小到10到20公里之間，成為一顆中子星。這些星體離我們的距離使得觀測和研究變得十分複雜，但在1967年，科學家觀測到了第一顆脈衝星，這證明了中子星的存在。中子星也是極為密集的天體，其質量可以達到幾倍太陽質量，但面對更多物質而導致的進一步塌縮，會達到一個極限。
黑洞
黑洞的形成是由於恆星的質量累積到了超出其引力抗衡的極限。當壓力無法再對抗引力時，恆星將在毫秒之內發生引力崩潰。此時逃逸速度達到光速，意味著任何物質或能量都無法逃脫。此後，黑洞將無法觀測，除非經歷極微弱的霍金輻射。根據一般相對論，黑洞中心會形成一個引力奇點，而這一點的特性至今仍有很多未解之處。
其他緊湊物體
除了上述三種主要緊湊物體外，還存在一些假設性的異常星體和緊湊物體類型，例如奇異星、前子星等。這些天體的存在依賴於尚未被證實的物理理論，但隨著技術的發展，我們對宇宙的認識也在不斷加深。
“探索未知的宇宙不僅是科學的挑戰，亦是深具哲學意義的旅程。”
在我們不斷破解宇宙的奧秘之際，對於這些超密度天體的理解又能推動我們對於生命和宇宙的認知回到哪一個新的層面呢？
