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20世纪初有4颗很亮的新星出现。英仙座新星出现于1901年，比五车二亮一点。天鹰座新星出现于1918年，是300余年来最亮的一颗，超过所有的恒星——除了天狼。在两三天内它增加了差不多5万倍的亮度。天鹅座新星在1920年几乎和天津四一样亮，正在这北方大十字（天鹅座）之顶。绘架座新星（Nova pictoris）出现于1925年，最亮时达到一等。
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这些都是突然出现的明亮新星。有许多新星最亮时也不能为肉眼所见，其中有的是借摄影而得，无疑还有许多升起衰落而未被人望见的。有人推测每年有至少20颗可为小望远镜看见的新星在我们周围恒星中突然出现，而此外还有无数颗在我们的银河系以外。
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总之，新星并不是非常稀罕的，在恒星的悠长生命中大概每一颗都可以有这样特别炸裂的时候。但一想起我们的太阳也许有一天会这样炸裂，那就更加有趣了。这样的事件毫无疑问地要成为地球上生命的最大灾难。我们很惊奇在恒星平常和顺的动作中何以能生出这样的炸裂来。天文学家利用望远镜、分光仪、照片，得到了不少关于这种突变现象的资料。我们现在说，新星伴随着恒星的死亡而出现，是引力塌缩的后果。当晚期恒星的内核不再提供足够能源时，引力开始发挥巨大威力，通过一系列剧烈的物理过程，释放出巨大的能量。
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现在已把我们所知的恒星各种特点考察了一遍，我们可以问一下本章题目所含的问题而加以简洁总括的答复了。恒星是什么？那位写“小星！小星！眨眨眼睛，我们真惊奇，你是什么东西？”的诗人是只安于惊奇的。天文学家也一样惊奇，但同时却坚决地要努力发现其中的道理。当然这也便是他的职责所在。他在这可以进行有效探索的短时期中所得成绩如何，我们已经看到了。
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恒星是宇宙的能源仓库，是大自然建立复杂而巨大工程的砖块。它们都是极其炽热的气体的球，其中所含的气体的量各星相差得并不太远。但在大小方面却有极大的不同，其直径排列起来要从红色超巨星的几亿千米到白矮星的几万千米。前者平均比空气轻几千倍，后者却比水还重几万倍。在其中心，至少密度是极大而温度也高得不可思议。有的恒星变光，使人想到脉动；有的会炸裂。如是如是便是所谓恒星。
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中子星
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如果你为白矮星的巨大密度而惊叹不已的话，这里还有让你更惊讶的呢！现在介绍一种密度更大的恒星——中子星。它的密度为1011千克/立方厘米，也就是每立方厘米的质量竟为1亿吨之巨！对比起白矮星的每立方厘米几十吨，后者似乎又不值一提了。事实上，中子星的质量是如此之大，半径10千米的中子星的质量就与太阳的质量相当了。
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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。计算表明，当老年恒星的质量大于10个太阳的质量时，它就有可能最后变为一颗中子星，而质量小于10个太阳的恒星往往只能变化为一颗白矮星。
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但是，中子星与白矮星的区别绝不只是生成它们的恒星质量不同。它们的物质存在状态是完全不同的。简单地说，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。而在中子星里，压力是如此之大，白矮星中的简并电子压再也承受不起了：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，而几乎整个中子星就是由这样的原子核紧挨在一起形成的。可以这样说，中子星简直就是一个巨大的原子核（表面的壳层除外）。
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在形成的过程方面，中子星同白矮星是非常类似的。当恒星外壳向外膨胀时，它的核受到反作用力而收缩。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了结自己的生命，这就是“超新星爆发”。
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中子星的表面温度约为100多万度，辐射出X射线、γ射线和可见光。它拥有极强的磁场，使极冠区沿着磁极方向发射束状无线电波。中子星自转非常快，有的能达到每秒几百圈。而磁极与两极通常不吻合，所以如果中子星的磁极恰好有可能朝向地球，那么随着自转，中子星发出的射电波束就会像一座旋转的灯塔那样一次次扫过地球，形成射电脉冲。我们又称这样的天体为“脉冲星”。
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图77 蟹状星云脉冲星所在的蟹状星云
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黑洞
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“黑洞”这个名词是美国物理学家惠勒在1968年发表的一篇题为《我们的宇宙，已知的和未知的》文章中首先提出来的。他不愿意用“引力坍缩物体”这样累赘的词汇，便创造了“黑洞”这样一个较简洁、概括性较好而又响亮、有力的名词。所谓“黑洞”，指的是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝着任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，向某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。等恒星的半径小到一特定值时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。
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当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），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，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。
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质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据计算，中子星的总质量不能大于3倍太阳的质量。如果超过了这个值那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。
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这次，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度（史瓦西半径），巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系。于是“黑洞”诞生了。
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与别的天体相比，黑洞是显得太特殊了。例如，我们无法直接观察到黑洞，只能对它内部结构提出各种猜想。根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯曲。这时候，光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线，而是曲线。
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在地球上，由于引力场作用很小，这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围，空间的这种变形非常大。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间绕过黑洞而到达地球。所以，我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一样，这就是黑洞的隐身术。
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怎样才能发现既黑且小的恒星级黑洞呢？一颗巨大的恒星一旦坍缩成为黑洞，虽然一切都消失了，但强大的引力依然存在。所以，如果某个黑洞与一个亮星组成一对互相绕转的双星系统，那么黑洞的强大引力不仅可以使亮星摆动，而且还会把亮星上的物质吸进黑洞，炸成碎片。这些碎片的温度会升高到10亿度，其结果就会发射出强烈的X射线。这样，寻找恒星级黑洞就变成寻找X射线源的问题了。
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有两种类型的X射线双星：一是大质量X射线双星（Massive X-rayBinaries,MXRBs），由质量大于太阳的亮星或中子星和黑洞组成。二是软X射线暂现源（Soft X-ray Transients,SXTs），或X射线新星。当亮星物质被致密天体猛烈吸积时，X射线强度可剧增百万倍。随着这种物质输运过程的减缓，X射线的强度在6个月到1年的时间里也逐渐减弱，此后，双星系统平静下来，平静期可维持10年之久，但在可见光或红外波段仍可观察到亮度的变化，这是由于X射线束使围绕致密天体的吸积盘外区发热并使其发亮所致。
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在两星都可见的双星系统中，可以通过它们的可见光谱线的红移和蓝移现象测定视向速度的变化及两星互绕的轨道周期，从而测定它们的质量。但现在，我们测不到不可见天体的光谱，所幸的是能通过一个质量函数的量来估计不可见天体的质量范围。
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