要了解中子星，首先要知道天体演化中的两个极限，即钱德拉塞卡极限和奥本海默极限，英文缩写前者为Ch-limit，后者为OV-limit，或Ch与OV。

钱德拉塞卡极限是指白矮星的质量上限，为太阳质量的1.44倍，超过这个质量就无法存在，或炸得尸骨无存，或坍缩成中子星；奥本海默极限是指中子星的质量上限，约为太阳质量的2~2.5倍，大于这个质量就会坍缩成黑洞。

一般来说，0.8倍到8倍太阳质量的恒星，死亡后核心会留下一颗白矮星；而大于太阳质量8倍到30倍以内的恒星，死亡后核心会坍缩成一颗中子星；大于太阳质量30倍的恒星，死亡后将会直接坍缩成一颗质量约3倍太阳的黑洞，这种黑洞就叫恒星级黑洞。

中子星的寿命极长，从诞生到彻底冷却成一颗黑中子星，大概需要1亿亿年到1万亿亿年，远超目前科学预测的宇宙年龄，因此可称为“不死”之星。

中子星是中大质量恒星死亡时突然坍缩而成，整个过程只有几秒到几分钟。伴随着恒星外围物质的超新星爆发，核心那个直径约2000到3000公里铁球，在极端的高温高压下会迅速坍缩一颗高致密天体，直径只有约20公里，质量却高达太阳的1.5倍到2倍，密度约为每立方厘米10亿吨。

中子星整个星球就像一颗大原子核，只不过由90%以上的中子和少量的质子、电子组成。由于这个小小寰球继承了恒星的角动量，因此旋转极快，每秒要转几十到几百圈；且磁场极强，达到地球磁场的数亿到千万亿倍，当这些强磁场束随着转动有规律地扫过地球，被监测到，就是脉冲星。

诞生初期，中子星的温度极高，核心温度可达千亿K，表面温度可达百万K，并辐射出强烈的X射线和γ射线。

中子星冷却过程分为3个阶段，即快速冷却期、稳定冷却期、缓慢冷却期

快速冷却期时间较短，约在诞生后的第1年到1000年

这个阶段的冷却机制为：核心的能量以中微子形式快速流失，表面温度从100万K快速降到10万K，X射线辐射显著减弱；因磁偶极辐射（强磁场随自转向外辐射电磁波）损失角动量，自转速度会逐渐减慢，脉冲周期逐渐变长，但整个过程变化微小漫长。

稳定冷却期时间较长，约从1000 年开始到10亿年

这个阶段的冷却机制为：中微子冷却减弱，转为表面光子辐射（热辐射主导），冷却速度大幅变慢；表面温度稳定在1万到10万 K，持续辐射紫外、软X射线，肉眼不可见；自转继续减慢，逐渐从毫秒级周期变成秒级周期的普通脉冲星，因磁场越来越减弱，最终辐射束不再扫过地球，成为普通中子星。

极慢冷却期时间超长，约从10亿年开始到亿亿年

这个阶段的冷却机制为：仅靠表面光子辐射，能量流失极慢，温度缓慢下降；自转周期逐渐拉长到数秒、数十秒，最终接近停止自转；磁场随时间衰减，从万亿高斯降到1亿高斯以下，不再产生脉冲辐射；逐渐成为冷中子星，仅靠残余热能辐射微弱红外、射电信号，几乎无法被观测。

不过这个时候的中子星还算不上真正的死亡，要彻底冷却为黑中子星，整个周期需要万亿亿年以上

这个过程是：冷中子星的核心与表面温度继续下降，直到接近宇宙微波背景温度2.7 K，不再向外辐射可探测的光子、中微子，成为冰冷、致密、无辐射、无自转、磁场极弱的宇宙化石~黑中子星。

黑中子星的终极命运为：中子星内质子、中子逐渐衰变，质量流失，最终坍缩为微型黑洞或消散；若无质子衰变，黑中子星将永远存在，随宇宙膨胀逐渐远离，成为宇宙中最后的致密天体。

当然，中子星还有一种命运就是变成黑洞

黑洞则完全宇宙的顶级终极天体，只能伴随着宇宙消亡。虽然根据霍金的黑洞蒸发理论，黑洞会随着质量的蒸发消失殆尽，但这个蒸发过程只是量子级别的，相对质量庞大的黑洞几乎可以忽略不计，这种蒸发的时间必然伴随着宇宙消亡。

中子星变成黑洞的条件有三个：其一，通过缓慢吸积，自身质量逐步累积，达到奥本海默极限；中子星相撞合并达到奥本海默极限；中子星与其他天体相撞合并达到奥本海默极限。

中子星达到奥本海默极限时，就会成为瞬间压垮依靠中子简并压支撑的那根稻草，毫秒间坍缩成黑洞。这个过程根据上述“稻草”的条件不一样，会伴随着程度不同的爆发，其中的绝大多数质量将坍缩成黑洞。

如果这也被算作中子星死亡的话，这种死亡属于概率化事件，时间尺度充满了不确定性。

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