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暗物质与宇宙198-恒星演变
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随着计算机性能提高、数值计算技术发展以及数以百万计的恒星观察记录，在推测恒星形成初始机制方面、恒星形成的物理、化学环境方面以及在宇宙的历史中恒星群的位置及出现时间方面都有了较大的进展。
在最简单的假想环境中，拥有一些可见物质的恒星是独立于其他恒星而独立形成的。这种类型的恒星形成包括两个阶段：首先是在一个主要由氢分子组成的星云中形成一个有边界的引力核，然后该引力核在自身引力作用下发生崩溃。在这一部分里，最有意思的一点是，如何在引力核的崩溃过程中克服气体紊流及磁场作用的影响，星云形成一个原恒星。还有一些人认为恒星是成群形成的，而不是单个独立形成的。若这种情况成立的话，当讨论一颗恒星的形成环境时，就要考虑到来自其周围其他星体物质的气流以及冲击波的影响。最早的恒星就是在相当紊乱的、相互影响的环境中形成的。不管恒星的年龄及周围环境如何，它们都有着类似的初始质量方程。这种一致性真是出乎意料，它表明所有的恒星有着类似的形成机制。
恒星的形成是天体物理学领域中最为基础性的问题，因为它是解答其他许多问题所必须首先解决的问题。
所有的恒星有着类似的形成机制，且均需要一定的触发条件，触发条件包括2个：
1、星云内部有足够大的星体或星体集合提供引力核。
足够大的星体或星体集合作为引力核出现在星云内部，质量较小，无法形成塌缩。然而仅仅有足够的质量也不足以形成恒星，一旦吸积开始，如果大量星云物质垂直或接近垂直坠入引力核，先被吸积的物质持续加速，速度越来越快，后离得较远的物质没有得到充分加速或还没有加速运动的时候，物质已经形成较大的中断间距，致使整个吸积过程无法持续，这样就可能形成一个失败的恒星——褐矮星，或者形成一颗恒星。
2、引力核具有足够高的旋转速度。
引力核高速旋转具有重要作用，较高的旋转速度，使星云物质更充分地加速，使星云物质被加速过程漫长持久，使引力核的吸积过程漫长而持久，这样才能形成一颗真正的恒星。
由于不同的转动，落入星体的过程被极大程度延长，外围星云物质不断随着内部转动星云物质开始加速转动起来。
一旦吸积过程足够长，由于转动惯量守恒，一旦落入星体，将进一步加速星体的转动速度。进而促进吸积过程持续。
所有的恒星有着类似的形成机制，且均需要一个触发条件，即具有一定质量和旋转速度的星体，或若干个星体的集合。当这个星体在星云内部，由于万有引力作用不断向该星体密集；另外，由于该星体高速旋转，会使周围星云的各种物质不断向该星体靠拢，并不断塌陷，形成恒星。这一物理过程涉及了某一包含有不规则磁场的部分离子化媒介的紊乱行为。当前核心的争论主要围绕着紊乱开始消退的时间，以及磁场和紊流所起到的作用的重要程度。诸如毫米波照相机等新的技术进步，使观察星体的温度及密度分布成为可能，并可以统计分析在自身引力作用下正在崩溃及处于崩溃边缘的天体的寿命。恒星在任何类型及处于任何演化阶段的星系中都是普遍存在的。同时，恒星在非常广泛的环境中形成，从接近巨型的分子星云到存在于处于聚合状态的星系中的超巨型分子星云。在星系中那些有代表性的恒星都是作为恒星群中的一员而形成的，这就表明恒星的形成是发生在恒星群内部的事情，而不是一个个孤立的现象。
恒星依据质量，寿命范围从质量最大的恒星只有几百万年，到质量最小的恒星的寿命达数兆亿年。所有的恒星都从星云或分子云的气体和尘埃坍缩中诞生。在几百万年的过程中，原恒星达到平衡的状态，安顿下来成为主序星。恒星大部分的生命期都处于以核聚变产生能量的状态。最初，主序星在核心将氢融合成氦来产生能量，然后，氦原子核在核心中占了优势。像太阳这样的恒星会从核心开始以一层一层的球壳将氢融合成氦。这个过程会使恒星的大小逐渐增加，通过次巨星的阶段，直到进入红巨星的状态。质量不少于太阳一半的恒星也可以经由将核心的氢融合成氦来产生能量，质量更重的恒星可以依序以同心圆产生质量更重的元素。像太阳这样的恒星用尽了核心的燃料之后，其核心会坍缩成为致密的白矮星，并且外层会被驱离成为行星状星云。质量大约是太阳的10倍或更重的恒星，在它缺乏活力的铁核坍缩成为密度非常高的中子星或黑洞时会爆炸成为超新星。恒星模型认为它们在耗尽核心的氢燃料前会逐渐变亮和变热，然后成为低质量的白矮星。恒星的变化非常缓慢，甚至数个世纪之久也检测不出任何变化，所以单独观察一颗恒星无法研究恒星如何演化。因此，天文物理学家采用其他替代方法，例如观察许多在不同生命阶段的恒星，并且使用电脑模拟来推断恒星结构。
总之，所有的恒星有着类似的形成机制，且均需要一定的触发条件，触发条件包括2个，一个条件是星云内部有足够大的星体或星体集合提供引力核。足够大的星体或星体集合作为引力核出现在星云内部，质量较小，无法触发塌缩。另一个条件就是引力核具有足够高的旋转速度。如没有足够高的转速，大量星云物质垂直或接近垂直坠入引力核，吸积快速中断。只有足够高的转速，使外围物质不断加入旋转，使吸积漫长持久，直到形成一颗真正的恒星。所有天体都有着类似的形成机制，那就是有足够高质量与转速，否则外围物质还没有来得及旋转，内层物质与外层物质就形成了巨大的速度差，断层在所难免，这样吸积过程必然很快中断。足够高的转速使内层和外层物质有足够长的时间加速与旋转，使吸积过程漫长而持久。由于转动惯量守恒，外层物质的加入进一步加速天体的旋转，并进一步促进更外层的物质加入旋转与吸积。旋转不断促进吸积，吸积又反过来不断促进旋转。旋转与吸积相互促进是宇宙第一推动力的根本原因。
9.4.2恒星演变星云中出现足够转速和足够质量的星体或星体集合提供引力核。吸积过程就会开始并持续进行。由于引力的控制，恒星演化的总趋势是密度增大，而质量丢失、碎裂、不稳定或爆炸等现象使其质量减小。由于单一恒星之演化通常长达数十亿年，人类不可能完整观测，目前主要以计算机模型模拟恒星的演变。
一般而言，恒星的演化可分为四个阶段：主要由恒星引力收缩提供能量的主序前阶段、由恒星核心处的氢到氦的核聚变反应提供能量的主序阶段、待恒星核心处的氢消耗殆尽后的由氦碳或更重元素的核聚变提供能量的主序后阶段，以及以及不再发生任何核聚变的冷态天体发展阶段。
恒星的演化开始于巨分子云。一个星系中大多数虚空的密度是每立方厘米大约0.1到1个原子，但是巨分子云的密度是每立方厘米数百万个原子。一个巨分子云包含数十万到数千万个太阳质量，直径为50到300光年。有着足够大的质量与转速的引力核开始累积物质并将其拉向这个区域的中心。这种吸积过程漫长而持久，往往可以持续几百万年甚至数百亿年之久。随着收缩过程的进行，分子云的引力势能转化为热能，云内气体的密度和温度不断上升。当原恒星云接近达到流体静力学平衡的稳定条件时，便会在其核心处形成原恒星。原恒星不断吸积周围的星际尘埃和气体，一旦成为主序前星，能够在可见光波段被观测到，此时，恒星已经获得了其几乎所有的质量，但还没有开始氢的核聚变反应。随后恒星在引力的作用下继续收缩，其内部温度上升，直到在零龄主序列上开始氢的核聚变。通过使用恒星光谱对表面引力进行测量，可以从经验上区分主序前星和主序星。与具有相同质量的主序星相比，主序前星的半径更大，因此具有较低的表面引力。尽管在光学上可见，但由于引力收缩的时间远低于氢核聚变的持续时间，与主序星相比，主序前星的数量相对比较稀少。
当主序前星收缩至一定程度时，其致密核心处的氢将在高温高压条件下聚变为氦，释放大量能量。一旦核心处的氢核聚变反应能够提供全部的恒星辐射能时，恒星演化便进入主序阶段，刚进入此阶段的恒星被称为零龄主序星。主序星核心区域的温度和密度处于维持恒星能量产生所需的水平，能量产生的减少会导致覆盖的质量压缩核心，从而导致更高的核心温度和压力，加快聚变速度。同样，能量产生的增加会导致恒星膨胀，从而降低核心的压力。因此，恒星在流体静力学平衡中形成了一个在其主序阶段稳定的自我调节系统。主序星在主序列中的位置主要由它的质量决定，但也取决于它的化学成分和年龄。主序星氢核聚变的过程主要有两种，相应的能量产生速率取决于核心的温度。根据恒星的能量产生由何种过程所主导，天文学家们通常将主序带分为上下两段。约为1.5倍太阳质量以下的主序星，其核心处的氢核聚变过程主要通过质子-质子链反应进行。超过这一质量的主序星位于主序带的上段，其具有足够高的核心温度，可以有效地利用CNO循环来进行反应，这一过程使用碳、氮和氧作为氢转变为氦的中间体。低于0.08倍太阳质量的原恒星不会点燃正常的氢核聚变反应，其被称为褐矮星，属于次恒星天体。
几乎所有的恒星在其有生之年的绝大部分时间里都处在主序阶段，其间恒星核心处氦的比例和核聚变速度将稳步增加，恒星的温度和光度也将缓慢增长。恒星在主序阶段持续的时间主要取决于它所拥有的燃料量和它进行核聚变反应的速度。大质量恒星消耗燃料的速度非常快，且只能燃烧自身一部分质量的氢，因而寿命很短。低质量恒星消耗燃料的速度非常缓慢，且能够利用更高比例的氢进行核聚变反应，这使得低质量恒星可以在主序阶段停留很久，对于最极端的红矮星(0.08倍太阳质量)，其寿命可达约12万亿年。
当主序星核心处的氢燃烧殆尽后，恒星的演化将进入主序后阶段。初始质量低于0.5倍太阳质量的主序星不足以热到使其核心处的氦参与核聚变反应，这样的恒星将燃烧完它所有的氢，最终成为一颗氦白矮星。质量介于0.5至8倍太阳质量的主序星将演化成为比在主序列时更大但表面温度更低的红巨星。此类恒星会依次进入红巨星分支、水平分支和渐近巨星分支等阶段，最终其核心将成为一颗碳氧白矮星。质量介于8至10倍太阳质量的主序星规模已大到足以将核心处的碳聚变为氖和镁，最终将形成一颗氧氖镁白矮星。如果一颗恒星的质量足够巨大，那么在其核心处会得到不断合成更重的元素，直至产生铁，此后核心便无法再从核聚变中获取能量，由于此时电子简并压并不足以抗衡引力，恒星核心将经历突然和毁灭性的坍塌，通过释放引力势能，产生一次剧烈的爆炸，形成超新星。超新星爆发极其明亮，能够照亮其所在的整个星系，持续时间可达数周甚至数年之久。在此期间，一颗超新星所释放的辐射能可以与太阳在其一生中辐射能量的总和相当。超新星爆发时会将其大部分甚至几乎所有的物质以极高的速度向外抛散，在周围的星际介质中产生激波，最终形成丝状气体云和气壳，被称为超新星遗迹。这些注入星际介质的元素最终丰富了分子云，并参与到下一代恒星的形成。这导致每一代的恒星组成都略有不同，从几乎纯氢和氦的混合到富含更多金属的成分，超新星是分配这些较重元素的主要机制。超新星爆发后的残余核心将形成中子星或黑洞。
当一颗恒星耗尽了其全部的核燃料后，它的残骸可以是以下三种形态之一，具体取决于其质量。如果恒星残骸的质量低于1.4倍太阳质量，电子简并压足以抗衡引力，最终恒星将成为一颗白矮星。白矮星的温度很高，会通过辐射的形式损失热能，当白矮星足够冷却，不再发出光和热，便会成为黑矮星。质量高于约8个太阳质量的恒星残骸内部压力会造成电子捕获，使得大多数质子转变为中子，恒星的核心将成为只有中子的致密球体，这种天体被称为中子星。由于中子星具有较高的质量与超高的转速，使吸积极度漫长而持久，这样就形成了黑洞。
总之，恒星演化包括引力收缩提供能量的主序前阶段、核心处氢到氦的核聚变反应提供能量的主序阶段、氦碳或更重元素的核聚变提供能量的主序后阶段，以及不再发生任何核聚变的冷态天体死亡发展阶段。足够质量与转速的天体漫长而持久地吸积，转动惯量与能量均守恒，转动与吸积不断相互促进，转动速度不断增加，吸积不断由内层向外层扩展。外层物质具有更大的势能与转动惯量，物质不断密集，能量不断蓄积，直到点燃氢核聚变。氢核聚变开始，巨大能量使物质开始抛离，吸积停止。主序阶段的能量主要来自于氢核聚变。依据不同的质量，轻元素不断聚变成重元素。直到聚变能量无法维持聚变发展，聚变停止。恒星的演化残骸主要取决于其质量，晚年到死亡以三种可能的冷态之一为终结：白矮星、中子星和黑洞。
9.4.3褐矮星褐矮星(brown dwarf)的构成类似恒星，但质量不够大，不足以在核心点燃聚变反应的气态天体。褐矮星是质量介于最小恒星与最大行星之间的天体，由于这一原因褐矮星非常黯淡，要发现它们十分复杂，因此要确定它们的大小就更加复杂。但是最近天文学家成功地发现了组成双星系统的两颗褐矮星，在确定它们围绕共同重心运行的参数之后，计算出这两颗褐矮星的质量和大小。天文学家花了12年研究才发现这两颗褐矮星，总共观察了300多个夜晚，并进行了1600次测量，结果计算出两颗相当年轻褐矮星(还不满100万年)全部必需的参数，它们位于离地球1500光年的猎户星座。双星系统中较大一颗褐矮星质量超过木星50倍，而较小一颗褐矮星质量比木星大30倍，它们的直径分别为太阳直径的70%和50%。尽管它们初看起来不算矮小，但是它们的质量分别仅为太阳质量的5.5%和3.5%。天文学家还发现较轻褐矮星表面的温度更高些。这两颗褐矮星可能不是同时形成，也不是在同一地点形成，而是由于某种原因而结合在一起，因此它们的表面温度不同，但是这一切暂时仍只是一种假设。美国科学家利用红外线太空望远镜发现了一颗环绕恒星轨道运行的小型褐矮星，并直接获得了它的图像。这是人类首次发现此种情景，但这种现象并不孤立。
褐矮星也被称为“失败的恒星”，它由于质量不足而无法成为燃烧的恒星，但其质量仍远大于太阳系最大的行星木星。天文学家在这些古怪的星体上发现了巨大的类似行星的风暴。由于褐矮星会随时间的推移冷却下来，该星体上气态的铁分子就会浓缩成液态的铁云和铁雨。随着进一步的冷却，巨大的风暴就会扫过这些云层，让明亮的红外线逃逸到宇宙中。
由于没有核聚变，褐矮星的表面温度不会超过3000K。褐矮星的温度越低，它的可见光波段的亮度就越小。M型褐矮星的辐射主要集中在红光波段(大约0.75μm)，而温度更低的L型褐矮星(温度为1200-2000K)和T型褐矮星(温度为800-1200K)的辐射则主要集中在近红外波段(1-2μm)，这使得褐矮星从本质上就会变得很暗弱。另外，褐矮星外层大气中的分子，例如水、一氧化碳、甲烷和氨，会吸收向外的辐射，使得褐矮星进一步变暗。
尽管褐矮星的光谱存在着复杂性，但是化学组成仍然是可以被识别出来的，而且也可以用来对褐矮星进行分类。如今还没有直接观测到比T8型褐矮星质量更小，温度比T8型褐矮星(有效温度大约为800K)更低的天体，来衔接褐矮星和木星(大约125K)。
关于褐矮星的形成机制，比较常见的有抛射理论、前恒星核的光致侵蚀理论、不透明度制约的分裂理论、原恒星盘的不稳定性理论等。抛射理论认为，褐矮星是由于低质量的原恒星胚在达到产生氢核聚变所需的质量前，与其他天体发生了碰撞而被抛射出的恒星核所形成的，这一理论部分地得到了双褐矮星系统的证实。前恒星核的光致侵蚀理论基于大质量恒星的辐射对前恒星核的光致侵蚀作用，能够解释处于电离氢区中的褐矮星的形成机制。褐矮星也可能由大质量的原恒星盘在其他恒星的引力作用下发生碎裂而产生。这些理论每个都只能解释部分褐矮星的形成，研究褐矮星周围的恒星盘可以有效地检验上述理论。
褐矮星是可以发生热核反应的，只是由于不激烈所以不会发光。但其红外辐射可以占到太阳的1~2‰左右。据美国航空航天局的报道，广域红外巡天探测器(WISE)发现了一对距离非常近的恒星，它们将成为迄今发现的距离太阳系第三近的恒星/恒星系统，也是人类自1916年以来发现的距离太阳系最近的恒星系统。这一双星系统中的两颗恒星都是褐矮星。
在褐矮星上已经发现了各种不同种类元素，褐矮星不能进行完整核聚变反应，而上面的不同元素应该为触发其聚变的星体的自身所携带的物质。这进一步验证了，恒星的诞生多数是由一个具有一定质量和速度的星体所触发。而质量较小、转动速度较慢、星云密度低或星云范围小等原因致使其成为“失败的恒星”。
总之，在触发恒星吸积后，当核心质量小，尤其是转动速度小时，周围物质将接近直线或较小的角度落向星体，内层物质很快被加速到极高速度落入星体后，外层物质速度无法被快速提高，造成了物质出现断层，吸积过早中断，这样吸积的物质及能量都相对较少，无法点燃氢的聚变。这样就形成失败的恒星——褐矮星。
9.4.4白矮星中低质量的恒星在渡过生命期的主序星阶段，结束氢聚变反应之后，将在核心进行氦聚变，将氦聚变成碳和氧，并膨胀成为一颗红巨星。当红巨星的外部区域迅速膨胀时，氦核受反作用力而强烈向内收缩，被压缩的物质不断变热，最终内核温度将超过一亿度，于是氦开始聚变成碳。经过几百万年，氦核燃烧殆尽，恒星的结构组成已经不那么简单了：外壳仍然是以氢为主的混合物，而在它下面有一个氦层，氦层内部还埋有一个碳球。核反应过程变得更加复杂，中心附近的温度继续上升，最终使碳转变为其他元素。与此同时，红巨星外部开始发生不稳定的脉动振荡。恒星半径时而变大，时而又缩小，稳定的主星序恒星变为极不稳定的巨大火球，火球内部的核反应也越来越不稳定，忽而强烈，忽而微弱。此时的恒星内部核心实际上密度已经增大到每立方厘米十吨左右，此时，在红巨星内部，已经诞生了一颗白矮星。当恒星的不稳定状态达到极限后，红巨星会进行爆发，把核心以外的物质都抛离恒星本体，物质向外扩散成为星云，残留下来的内核就是白矮星。白矮星通常都由碳和氧组成，核心的温度也有可能达到燃烧碳却仍不足以燃烧氖的温度，这时就能形成核心由氧、氖和镁组成的白矮星。
白矮星的内部不再有物质进行核聚变反应，因此恒星不再有能量产生。这时它也不再由核聚变的热来抵抗引力崩溃，而是由极端高密度的物质产生的电子简并压力来支撑。对一颗自转速度较低的白矮星，电子简并压力能够支撑的最大质量是1.4倍太阳质量，也就是钱德拉塞卡极限。许多碳氧白矮星的质量都接近这个极限的质量，有时经由伴星的质量传递，白矮星可能经由碳引爆过程而形成超新星。
总之，恒星逐渐演化，当外壳是以氢为主的混合物，下面有一个氦层，氦层内埋有碳球。碳球中心温度上升，使碳转变为其他元素，形成不稳定的红巨星。红巨星爆发将核心以外物质抛离，残留的内核形成白矮星。白矮星形成时的温度非常高，但因缺乏能量来源，它逐渐释放热量变冷，辐射逐渐减少并转变成红色。经过漫长的时间，白矮星将进一步冷却而成为黑矮星。白矮星往往会成为触发下一个恒星的触发星体，因此在宇宙中很难发现黑矮星。如果白矮星不能成为一个更大恒星的触发星体，那么物质循环将不可逆，宇宙中会散布大量黑矮星。这与事实不符，白矮星会再次吸积并成为恒星，进入到下一个轮回。
9.4.5中子星同白矮星一样，中子星是处于演化后期的恒星，它也是在老年恒星的中心形成的。只不过能够形成中子星的恒星，其质量更大罢了。当老年恒星的质量为太阳质量的8~30倍时，它就有可能最后变为一颗中子星，而质量小于8个太阳的恒星往往只能变化为一颗白矮星。但是，中子星与白矮星的区别，不只是生成它们的恒星质量不同，它们的物质存在状态也是完全不同的。
白矮星的密度虽然大，但还在正常物质结构能达到的最大密度范围内，电子还是电子，原子核还是原子核，原子结构完整。而在中子星里，压力是如此之大，白矮星中的电子简并压无法承受。电子被压缩到原子核中，同质子中和为中子，使原子变得仅由中子组成，中子简并压支撑住了中子星，阻止它进一步压缩。而整个中子星就是由中子堆积形成的，中子星的密度就是中子的密度。
中子星周围的暗物质密度极高，且存在着巨大密度梯度，因此致使经过其周边的光线都是呈抛物线。
中子星的形成过程与白矮星类似，当恒星外壳向外膨胀时，核心受反作用力而收缩。核在巨大的压力和由此产生的高温下发生一系列复杂的物理变化，最后形成一颗中子星内核。而整个恒星将以一次极为壮观的爆炸来结束生命，这就是天文学中著名的“超新星爆发”。
中子星是恒星演化到末期，经由引力坍缩发生超新星爆炸之后，可能成为的少数终点之一。恒星在核心的氢、氦、碳等元素于核聚变反应中耗尽，当它们最终转变成铁元素时便无法从核聚变中获得能量。失去热辐射压力支撑的外围物质受引力牵引会急速向核心坠落，有可能导致外壳的动能转化为热能向外爆发产生超新星爆炸，或由于质量的不同，恒星的内部区域被压缩成白矮星、中子星。白矮星被压缩成中子星的过程中，恒星遭受剧烈的压缩，使其组成物质中的电子并入质子转化成中子，直径大约只有十余公里，且旋转速度极快，而由于其磁轴和自转轴并不重合，磁场旋转时所产生的无线电波等各种辐射可能会以一明一暗的方式传到地球，犹如人眨眼，故又称作脉冲星。一颗典型的中子星质量介于太阳质量的1.35到2.1倍，半径则在10至20km之间，也就是太阳半径的30，000至70，000分之一。
由于中子星保留了母恒星大部分的角动量，但半径只是母恒星极微小的量，转动惯量的减少导致了转速迅速增加，产生非常高的自转速率，周期从毫秒脉冲星的700分之一秒到30秒都有。中子星的高密度也使它有强大的表面引力。一颗中子星的逃逸速度大约在10，000至150，000km/秒之间，也就是可以达到光速的一半。换言之，物体落至中子星表面的最大速度将达到150，000km/秒。
1932年，中子被查德威克发现之后不久，苏联物理学家朗道就提出有一类星体可以全部由中子构成，朗道因此成为首次提出中子星概念的学者。1934年，巴德和兹威基认为超新星爆发可以将一个普通恒星转变为中子星﹐而且指出这个过程可以加速粒子，产生宇宙线。1939年奥本海默和沃尔科夫通过计算建立了第一个定量的中子星模型，但他们采用的物态方程是理想的简并中子气模型。
虽然早在30年代，中子星就作为假说而被提了出来，但是一直没有得到证实，人们也不曾观测到中子星的存在。由于理论预言的中子星密度大得超出人们想象，该假说在当时受到了普遍的怀疑。直到1967年，由英国科学家休伊什的学生乔丝琳·贝尔首先发现了脉冲星。经过计算，它的脉冲强度和频率只有像中子星那样体积小、密度大、质量大的星体才能达到。这样，中子星才真正由假说成为事实。
2007年天文学家借助欧洲航空局(ESA)的伽马射线天文望远镜(Integral)，发现了迄今旋转速度最快的中子星。这颗中子星编号为XTEJ1739-285，每秒钟可沿自己的轴线旋转1122圈。按照地球的概念转一圈一天的话，在这个中子星上度过一秒钟相当于在地球上经历了3年多。这个发现推翻了原来认为的每秒700圈的星体转速极限。这颗中子星的直径约10km，但质量却与太阳相近，其密度高达每立方厘米1亿吨。其巨大引力从临近恒星不断夺取大量炙热气体，并不断诱发热核爆炸。
2010年10月27日英国《每日电讯报》报道，天文学家发现了宇宙中迄今为止最大的中子星，其质量几乎是太阳的两倍。这颗名为PSR J1614-223的中子星的大小与一个小城市差不多，相对而言并不算是一个大的星体，但其密度却是惊人的高。
收缩使中子星成为一块极强的“磁铁”，当快速自转时，中子星就有规律地不断向地球发射电波。当发射电波的那部分对着地球时，就收到电波；当这部分随着星体的转动而偏转时，就收不到电波。所以，收到的电波是间歇的，这种现象又称为“灯塔效应”。
总之，当老年恒星的质量为太阳质量的8~30倍时，白矮星中的电子简并压无法承受足够大的压力时，电子被压缩到原子核中，同质子中和为中子，形成中子星。中子简并压支撑住了中子星，阻止它进一步压缩。由于中子星具有超高密度和转速，具有极强的吸积效应。由于中子星的超高密度、超大质量、超高转速，一旦吸积内层落入中子星的速度及其缓慢。这样使外层物质不断被加速，很难形成断层，一旦吸积往往很难停止。周围只要有星云或其他天体，往往都会成为中子星的猎物。中子星一旦开始旷日持久的吸积，往往成为潜在黑洞的吸积核。
9.4.6黑洞当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料，由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩。当恒星质量较大时，进入恒星的灭亡阶段，核心在自身引力的作用下迅速地收缩，塌陷，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程停止，被压缩成一个密实的星体，形成中子星。
致密的中子星由于保留了母恒星大部分的角动量，但半径只是母恒星极微小的量，转动惯量的减少导致了转速迅速增加，产生非常高的自转速率，周期从毫秒脉冲星的700分之一秒到30秒都有。
致密中子星超高转速为旷日持久地吸积提供前提条件并最终成为黑洞。
中子星一旦进入星云或周围有伴星，吸积就会开始。如果大量星云物质垂直或接近垂直坠向中子星，先被吸积的物质持续加速，速度越来越快，后离得较远的物质没有得到充分加速或还没有加速运动的时候，内层物质与外层物质的速度差距持续快速拉开，致使物质断开为多个碎片。物质已经形成较大的中断间距，致使整个吸积过程无法持续。
中子星具有超高旋转速度，一旦吸积开始，内层物质不断被旋转加速，由于转速超快，内层物质还没有来得及落入中子星，外层物质已经被加速到较大转速。由于角动量守恒，落入中子星的物质进一步加速转动。这种超高速，不断向外层传递，外层物质也不断被加速。
这样外层物质被旷日持久地加速，使中子星的吸积过程漫长而持久，这样才能形成一颗致密的天体——黑洞。
黑洞质量大，周围的暗物质异常稠密，且密度梯度也很大，致使其内部的发光产生全反射，而其附近的光线由于暗物质的密度梯度发生严重折射而扭曲。黑洞只能不断地吸收周围的能量，且不断蓄积。
黑洞的核心部位大量堆积着中子，且不断从周围吸积物质和能量。中子既不能聚变，也不能裂变，更没有证据表明中子能够被压碎。由于黑洞的转速高，物质和能量的吸积过程相对缓慢，能量不断被中子吸收，但温度上升极其缓慢，被吸积的物质很难被激发聚变。由于黑洞的超大质量和超高速旋转，使其成为一个薄片化结构，薄片的吸积盘不断向中心缓慢移动，在薄片的吸积盘向内有着巨大的压力，而黑洞的极轴方向，压力异常的小，且转动使极轴方向很难有物质堆积。极轴上的中子，受到吸积盘上的极大压力，时不时形成喷流，喷射后很快降温并结合成氢原子，并进而形成氢气。
总之，中子星具有超高密度、超大质量、超高转速，使各层的物质都能得到充足的时间加速，进而是其吸积过程漫长而持久，这样就形成一颗恒星级致密的天体——黑洞。外围恒星及其他物质不断向星系中心移动，不断落入星系中心。落入星系中心的多数为老年恒星，但也不排除青壮年恒星。大量物质落入星系中心后，如果巨大引力而使电子压入原子核，形成中子。星系中心的吸积更加漫长而持久，这样形成星系中心黑洞。黑洞不断吸积周围的物质和能量，并在极轴方向时不时喷流中子。压强一旦减小，中子快速衰变为氢原子，随着温度降低而结合为氢气。黑洞不断吸积物质与能量，并使他们再生为氢气。黑洞是宇宙的清道夫，是氢的再生机器。黑洞是唯一能使重元素再生为氢元素的天体，尤其是星系中心超大质量黑洞，更是源源不断将吸积的物质再生为氢气，再进入下一个轮回。黑洞仅仅是一个冷态天体，不要将其神话。
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