什么是钱德拉塞卡极限，与太阳系的质量有什么关系？

这个标题可能有些奇怪，但本文是为了回答网友的问题。这位网友提出：整个太阳系的质量能超过钱德拉塞卡极限么？他说，太阳系质量包括太阳，以及八大行星加几百颗卫星、小行星、科伊伯带、加奥尔特云带数不清的彗星与星际物质，加起来应该远超钱德拉塞卡极限（约1.44倍太阳质量）吧？

所以，是这位网友的问题有些奇怪，或者说这个问题本身就是荒谬的。提问的朋友显然不清楚钱德拉塞卡极限是什么，或者说没有掌握基本的天文物理学常识，才会问出如此不靠谱的问题。但这种求知欲还是很值得肯定的，因此我就来尽量通俗地试着解答这个问题。

发现并创立钱德拉塞卡极限理论的是苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡，他是一位美籍印度裔天体物理学家，诺贝尔奖得主。钱德拉塞卡极限，是指电子简并态物质的质量上限，超过这个上限就会发生重力坍塌成中子简并态。因此，这个理论仅限于电子简并态物质，而不是指任意物质，更不是指恒星质量上限。

何为电子简并态物质呢？就是在极端压力下，组成物质的原子外围电子会在高压下发生改变，也就是电子再也不是那么规则的围绕着原子核运动，但依然会支撑着让原子核保持完整状态，原子核就像在电子的海洋中游泳。

原子核之所以还没垮塌被粘在一起发生核聚变，是因为遵循泡利不相容原理，电子之间巨大的斥力维持着这种状态。泡利不相容原理是美籍奥地利裔物理学家、量子力学奠基人之一、诺贝尔奖得主沃尔夫冈·泡利发现的，这个理论是微观粒子运动的规律之一，很复杂，就不展开说了。

电子简并态物质是因为原子的空间被压缩了，物质就会变得极端致密，密度达到每立方厘米1吨以上。这种物质无法在地球上存在，人力也无法制造出来，只能在某些种类恒星核心和白矮星上存在。所谓钱德拉塞卡极限讲的就是白矮星，当白矮星质量达到1.44个太阳质量时，电子简并态就再也维持不住引力压力而发生引力坍缩，变成中子简并态物质。

在坍塌过程，会产生极大的能量爆发，这种能量爆发的现象，就是la型超新星爆发。由于la型超新星爆发的能量都大致在一个质量标准上，所以被称为测量宇宙天体距离的标准烛光。

白矮星是类似太阳这种质量的恒星死亡后的尸骸。在太阳演化后期，核聚变反应从氢到氦的聚变完成后，核心没有了核聚变辐射的支撑，恒星外围物质在自身引力作用下就会向核心坍缩，由此导致了核心压力和温度急剧升高，激发了氦核聚变。

这种过程会不断升级，核聚变从氦、锂、铍、硼到碳，像太阳这种质量的恒星，最终的压力和温度导致的核聚变反应只能维持到碳就结束了，无法再升级到更高层次的核反应。

因此，太阳这样质量的恒星，在演化末期，核心就会留下一颗高密度的碳星，叫白矮星。演化末期的太阳不断膨胀，外围气体分子最终消散在太空，最终外衣剥光，就只剩下一颗白矮星了。白矮星体积大小与地球差不多，但质量却是地球的十几二十万倍，是由电子简并态物质组成的一种高致密天体。

白矮星由于体积小质量大，因此对于靠近自身的恒星等物质具有极大的引力效应，会撕裂吸附靠近的恒星或星际尘埃，这样就导致自身质量越来越大。钱德拉塞卡极限，就是专指这种白矮星的质量的上限，目前的理论是这个极限不能超过太阳质量的1.44倍。

当白矮星通过不断吸积，质量上限达到1.44倍太阳质量时，依靠电子简并态支撑的白矮星物质就再也支撑不了引力压力，游离电子被压缩到原子核里，带负电荷的电子与带正电荷的质子就中和成为电中性的中子。这种变化是瞬间发生的，极高极快的坍缩过程，就会导致超新星爆发，这种爆发就叫la型超新星爆发。

如果爆发后还能留下一个更小的天体，这个天体就是由中子组成，叫中子星。中子星是比白矮星更致密的天体，其密度每立方厘米可达10亿吨，因此其尺度很小，半径只有约10公里，一个人骑自行车无需一天，就能轻松围绕全球转一圈。

中子星的质量至少在太阳的1.44倍以上，也就是48万个地球质量以上，放在地球上只比珠峰大一点。因此，中子星是一种更为极端的天体，极其强大地引力，使靠近中子星的恒星和白矮星都会被其撕碎吞掉，其表面逃逸速度可达到光速的一半，也就是每秒15万公里的速度才有可能逃离中子星。

有人计算过，如果一个人大小的物体被中子星引力捕获，高速掉落下去，撞击的能量可达若干颗原子弹的爆炸当量。但即便是巨大的核爆能量，在中子星上也掀不起一纳米的波浪。因为中子星强大的重力将表面拉扯成比镜面还要光滑千万倍，就像《三体》小说中描述的水滴表面。

一般来说，中子星是8倍太阳质量以上的恒星死亡后留下的尸骸。这种大质量恒星在演化末期，核心的核聚变会持续到26号元素铁，然后发生大爆炸，如果没有把核心也炸成渣渣，就留下了一颗中子星。中子星是依靠中子简并态支撑着自身重力，就是中子与中子之间的斥力，这种斥力比电子之间的斥力要大很多。

中子星也有个质量上限，叫托尔曼-奥本海默-沃尔科夫极限，这里就不展开说了。目前的科学研究认为，中子星由于吸积，其质量达到太阳的3倍左右时，中子简并态就无法支撑这个天体了，由此坍缩成一颗黑洞。在坍缩过程中，同样会发生超新星爆发。

黑洞是宇宙中顶级极端天体，没有上限了，那里的物质已经被压缩成人类无法认知的物质了。在黑洞与中子星之间，还有没有夸克简并态物质组成的夸克星，目前在还没有发现。

恒星质量大小只与寿命和死法有关，以及死后会留下一个什么尸骸。

比太阳大30倍以上的恒星，寿命最短，只有几百万年到几亿年，死法是发生超新星爆发，死后可能留下一颗黑洞；比太阳大8倍以上的恒星，寿命一般在几亿年到十几亿年，死法也是超新星爆发，死后可能留下一颗中子星；太阳质量左右的恒星，寿命在一百亿年左右，死法是变成红巨星，外围气体不断膨胀，渐渐消散在太空，核心可能留下一颗白矮星；比太阳质量小的红矮星寿命超长，可达几百亿年到万亿年，死法是渐渐冷却成为一颗黑矮星。

说了这么多，主要就是想说明所谓钱德拉塞卡极限，完全与太阳系质量能不能达到这个上限无关。恒星比太阳大的有很多，天狼星质量就是太阳的2倍多，参宿四质量是太阳的10倍多，最大的恒星比太阳质量大一两百倍，这些与钱德拉塞卡极限毛关系都没有。

太阳的质量约为2*10^30kg，也就是约2千亿亿亿吨，这几乎就是整个太阳系的质量。因为太阳本身就占据了太阳系99.86%的质量，太阳系的所有行星、矮行星、卫星、小行星、彗星、尘埃碎片等加起来，质量也只有太阳系的0.14%。再说一遍：这些与钱德拉塞卡极限毛关系都没有！

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