中子星是怎么变成的？为什么它的密度可以达到几亿平方厘米？

宿命958

引言：每当抬头望向夜空中，我们总会被它的美丽和神秘所吸引。我们所能看到的星星，除了是自身发光的恒星之外，就是通过反射恒星的光才会一闪一闪亮晶晶。如果你看到一道特别闪亮的光，那么你很有可能看到了中子星的诞生。

当一颗恒星的阳寿已经，它就有可能会发展成一颗中子星。通常一颗中子星的密度可以达到上亿吨立方厘米，所以中子星的体积一般不会很大。但是恒星在什么条件下才会变成一颗中子星，以及为什么中子星的密度会如此的惊人，许多人都还不是很了解，通过这篇文章，我们可以简单地来聊聊这几个问题。

首先关于一颗恒星的起源，皮埃尔-西蒙·拉普拉斯、伊曼努尔·康德以及伊曼纽·斯威登堡这三位科学家在18世纪提出了著名的星云诞生模型。这个模型一经被提出，被引起了广泛的争议，最终逐渐地被人们认可。于是，在此基础上，只要恒星诞生了，我们就可以从将来能够爆发超新星继而产生中子星的恒星起源说起了。

所有恒星的起源都是一个质子链反应的过程，在恒星的内核中，质子链反应的第一步将氢的同位素氕通过核聚变生成氘，从理论上来说，两个质子之间想要发生核聚变反应，发生的条件要求十分地苛刻。由于质子之间存在库伦势垒，不仅需要上亿度的高温，而且还需要几百万个大气压才可以将其克服。但是科学家经过研究发现，很多恒星的内核温度以及压力根本达不到反应发生的要求。但事实上，恒星也在不断地燃烧，难道人类之前的理论都是错误的吗？
后来，飞速发展的量子力学为质子链反应提供了充分的理由。在微观条件下，虽然质子在穿越一个位势垒前后，质子的能量都不会发生变化，但是量子幅会急剧地下降。这也导致了质子在克服库伦势垒的时候，可以利用波函数隧道，降低核聚变反应所需要的条件。虽然质子通过波函数隧道的成功率很低，但是恒星积攒能量的速度很快。这也是为什么太阳能够燃烧这么多年的原因之一。随后的核聚变原理一样，只不过是氘聚变成氚，氚聚变成氦-3，最终聚变成氦。

随着恒星内部核心的燃料被燃烧殆尽，氢元素逐渐全部转化成氦元素，恒星就会开始迅速坍塌。但是一些质量比较大的恒星，它们的质量7到10个太阳质量，就先发生氦的核聚变才会发生坍塌，然后缩成简并态物质。氦反应十分地猛烈，并且速度也很快，恒星的内核压力就会急剧地增加，导致恒星的体积开始剧烈地膨胀。就像盾牌座UY恒星，它的直径达到太阳的1700倍，体积比45亿个太阳加起来还要大，但是质量只有太阳10倍。此时恒星已经步入晚年。

随着氦反应越来越快，恒星内核的温度越来越高，压力也越来越大，即将迎来超新星爆发。当恒星内部核心核聚变反应进行到最后，最终会核聚变成铁元素。当然也不是说恒星最后是一个纯铁球，里面还参杂着其他微量金属元素，此时，恒星就会瞬间超新星爆发。内部核心开始迅速坍塌，最终形成一颗中子星。