致密天体
一种高能天体物理现象
条目
历史版本
致密天体是恒星死亡的产物[4]，是恒星演化的终点，根据前身星质量的不同，恒星演化到末期留下的三类致密天体分别是白矮星，中子星和黑洞[1]。致密天体提供了宇宙中最极端的物理条件，例如极高密度、极强引力和极强磁场，同时也主导了诸如相对论性喷流、伽马射线暴等宇宙中最高能的物理过程。[5]宇宙中一些最壮观的现象往往都与致密天体有关，如超新星爆发、伽马射线暴、千新星、引力波、快速射电暴、射电脉冲星、极亮X射线源等等。[4]
晚期恒星演化成这三种致密天体的哪一种，决定于晚期恒星的质量。白矮星的质量一般都与太阳质量相近，在0.3 MS 到1.2 MS 的范围内，密度约为108 ~ 1012 kg×m-3，白矮星的质量上限是太阳质量的1.4倍，这一质量极限称为钱德拉塞卡(S.Chandrasekhar)质量限。[6]星体演化到核心部分的质量大于1.4倍太阳质量而小于3.2倍太阳质量，则将成为中子星，中子星也存在一个质量上限，为3.2MS，称为奥本海默(J.R.Oppenheimer)-沃尔科夫(G.M.Volkoff)质量限。[7]星体演化到最后的质量超过奥本海默-沃尔科夫质量限，即超过3.2MS，这时星体内部的中子简并压所产生的张力不能与缩压力相抗衡，星体进一步坍缩，就成为黑洞[8]。
恒星形成和致密天体研究是世界天体物理领域非常前沿的研究方向，也是天文学和化学的交叉领域。[2]到2023年9月为止，致密天体相关研究已经获得了6项诺贝尔奖，分别是：1974年脉冲星发现[9]，1983年白矮星结构和演化机制[10]，1993年脉冲双星发现和引力波辐射证据[11]，2002年吸积中子星、黑洞[12]，2017年引力波探测[13]，2020年发现银河系中心超大质量致密天体和黑洞理论[14]。
随着2012年上海天马望远镜[15]、2020年中国天眼（FAST）[16]等大型射电望远镜的建设并投入使用，近年来中国科学家在致密天体的研究方面也取得了许多重大成果。比如南京大学天文与空间科学学院研究团队发现了夸克星存在的重要证据[17]，上海天文台的天文学家首次获得黑洞磁场囚禁吸积盘形成的观测证据[18]等。