原恒星的形成是天体物理学领域中最为基础性的问题，因为它是解答其他许多问题所必须知道的常识。这些问题包括恒星系的形成、太阳系的形成等问题。这一物理过程涉及到了某一包含有不规则磁场的部分离子化粒子的湍流行为。当前核心的争论主要围绕着湍流开始消退的时间，以及磁场和湍流所起到的作用的重要程度。诸如毫米波照相机等新的技术进步使我们可以观察星体的温度及密度分布，并可以让我们统计分析在自身引力作用下正在崩溃及处于崩溃边缘的天体的寿命。同时，计算机计算能力的提高，使得我们可以使用包含磁场及紊流效应的更为复杂的模型。 一团高温、稀疏、有强磁场并高速旋转的气团（就是所谓的星际云），要降低温度、磁场变弱、旋转变慢、最后收缩到形成恒星，有哪些因素起作用呢。
首先是引力。没有引力，绝不会形成恒星的。原恒星形成的过程就是引力战胜所有其他阻碍使得气团收缩为致密的恒星的过程。一团密度均匀、温度相同而又相对静止的气团，它们之间的自引力必然相互抵消，不会发生收缩。因此，要形成恒星就要使气团内有的地方密度高，有的地方密度低。但同时我们知道，密度高的气体要往密度低的地方流动。密度高的地方的引力如果能够压倒这种向密度低区域流动的作用，那么就能收缩形成恒星。这个在天文学上有一个著名的判据：Jeans不稳定性。如果密度相差的程度（天文学上用密度的功率谱来表示，这里是功率谱的波长）超过了Jeans波长，那么肯定会发生坍缩。这个Jeans不稳定性有一个简单的物理解释。大家知道，总能量包括动能和势能，其中动能是一个正值，而引力势能为负值。如果密度相差的程度使得总能量为负值，那么气体的热运动就会被引力所压倒，最后坍缩。
其次是磁场。星际云中大部分是中性粒子，比如氢原子，即不带电荷。但也有部分带电荷的离子等存在。如果星际云中有磁场，那么这些带电粒子的运动就要受到影响。在磁场中运动的导电流体，根据法拉第电磁感应定律，将在随流体运动的回路里产生感应电动势。如果任意运动回路中的磁通量不变，磁力线必然随流体一起运动，犹如磁力线与流体牢固地粘在一起。这个现象称为磁场的“冻结”效应，即磁场与流体完全冻结起来。这时磁场所满足的方程称为“冻结方程”。
这样，引力就要克服这个冻结效应才能继续坍缩下去。而这个磁场也有一种机制会逐渐减弱，这种机制叫“双极扩散”，磁场为阻止引力坍缩的主要机制的理论在过去几十年里一直是恒星形成理论的基础，被新理论取代。还有湍流。湍流其实只是一种能量的传递方式。湍流中的能量传递特点是从最大的涡流传到次大的涡流，最后传到最小的涡流。提出超音速的、可压缩的湍流是阻止引力坍缩的最主要的机制，目前这种理论是最热门也是最成功的。

在我们的主观感觉里，当一个物品的质量变大了之后，它的体积也应该要随之变大。但是最近科学家发现了一个似乎是反常识的现象，宇宙中的白矮星随着质量的增加，它的体积和大小其实是在不断地缩小的。这究竟是怎么一回事呢？

白矮星

白矮星是一种光度很低、密度很高、温度很高的恒星。它是小质量恒星演化末期的状态，它主要是由碳构成的，外部覆盖着一层氢气和氦气。

在这里我们不得不再一次提到一个恒星的生命周期。以我们的太阳为例，它现在是处于生命周期中的成年状态，仍然位于主序星上，正在不断地燃烧其核心的氢气。但是当太阳内部的氢气快要被消耗完之后，它就会开始膨胀起来，然后变成一个红巨星。此时的红巨星内部，其实已经产生了一个白矮星，但是尚且没有显现出来。

随着恒星的不稳定状态不断被突破，红巨星就爆发了。因此它核以外的东西都被抛离了。而我们最后能看到的就是红巨星的核心，也就是白矮星。因此白矮星主要是由碳和氧构成的。

质量变大，但体积变小

在科学家对成千上万颗白矮星进行了研究之后发现了一个奇怪的现象，就是当白矮星的质量在不断累积的同时，白矮星的体积是在不断萎缩的。这究竟是为什么呢？

在这里我们要首先了解一个叫简并气体的概念。

简并气体

简并气体是遵从量子力学规律的微观粒子，比如中子、质子和电子等。而简并的意思是几个不同态具有相同的能量。

高密度的白矮星

白矮星中含有简并电子气体。随着白矮星质量的不断增大，它的电子就越紧密地挤在了一起，从而产生足够强大的一个向外的压力，来防止恒星因为自身的重量过大而坍塌。因此，虽然白矮星的质量是增加了，但是由于其内部电子的结合更加紧密，因此它看起来就更小了。

质量和体积的关系

我们知道，在密度相同的情况下，如果物体的质量变大，它的体积也会变大，总之就是体积和质量是呈现出正比。

但是我们一定要注意到，这个前提是密度条件相同。根据简单的初中物理我们都知道质量和密度是影响体积的两个重要因素。在白矮星的案例中，虽然它的质量增加了，但是它的密度同时也增加了。因此产生了这种反直觉的情况，毕竟物体的密度状态我们很难直接观察到。

研究白矮星的意义

科学家主要是通过质量-半径的研究来研究白矮星的质量和体积之间的关系的，研究的数据也显示成千上万颗的白矮星均是符合这个定律的。质量约为太阳一半的白矮星宽度约为地球的1.75倍，而质量略高于太阳的白矮星宽度接近地球的0.75倍。

研究白矮星最为重大的意义就是探究超新星爆炸的时间点，以及其爆炸的内在原因。而且还能验证人类很多对太空的无限遐想。

小结

白矮星是恒星进入生命末期的一种恒星的状态，它们的质量较小、温度较高、而且密度很大。它是由红巨星所演变过来的。科学家发现随着白矮星的质量增加，白矮星却似乎变得更小了，也就是白矮星的体积增加了，这似乎有点反常识。事实上，影响体积有两个主要因素，分别是质量和密度，只有当密度不变的情况下，质量和体积才成正比。