宇宙中最致密的物体是什么？最亮的？最响的？在他的新书Extreme Cosmos（Perigee出版社，2012年）中，天文学家布赖恩·盖恩斯勒揭示了这些以及许多其他称号的宇宙记录保持者。在下面的摘录中，来自“极端温度”章节，盖恩斯勒解释了一些已知最热恒星背后的物理学原理：
我们都知道，如果你加热某物，它就会发光。火炉中的拨火棍会发出暗淡的橙色或红色光芒，而传统的（白炽）灯泡的工作原理是将钨丝加热到几千度，使其发出黄色或白色的光。这些是德国物理学家马克斯·普朗克首次正确解释的普遍过程的特殊情况：几乎每个物体（无论是在地球上还是在太空中）都会辐射光，而这种光的颜色与物体的温度有关。
每当我们观察不同颜色的恒星时，我们都可以看到这种被称为“普朗克黑体辐射定律”的效应。我们的太阳是一颗相当普通的恒星。它的表面温度为华氏9900度，产生黄色的光，正如普朗克方程所预测的那样。
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参宿四，一颗猎户座的亮星，温度要低得多，约为华氏6900度，因此即使是肉眼也能轻易识别出它的红色色调。夜空中最亮的恒星，天狼星（也被称为“犬星”），其表面温度约为华氏18000度，这赋予了它蓝色的色调。
但是还有其他恒星，肉眼不可见，它们比天狼星还要热得多。正如我们将在本章稍后看到的，真正的活动发生在恒星的核心深处，核聚变的狂暴在那里产生了恒星的所有热量和光，持续数十亿年。但是当一颗典型的恒星最终耗尽其所有燃料时，它会将其大部分外层喷射成缓慢膨胀的气体壳，从而暴露出中心核。这个核心，一个由氦、碳和更重元素组成的小而致密的球体，不再通过核聚变燃烧任何气体，但仍然异常炽热。这颗垂死的余烬，被称为“白矮星”，现在是宇宙中最热的恒星之一，非常热以至于点亮了周围喷射出的气体云，形成一个被称为“行星状星云”的精致发光云。
那么，一颗新形成的白矮星到底有多热呢？目前的记录保持者位于一个美丽的行星状星云的中心。这片发光的气体云，天文学家称之为“NGC 6537”，但更常被称为“红蜘蛛星云”，距离我们约2000光年，朝向人马座。（一光年是如果你以光速移动一年所能行进的距离，总共略低于6万亿英里。因此，2000光年约为1.2万万亿英里！）
在整个20世纪，红蜘蛛星云中心的白矮星一直未能被探测到，其温度仍然未知。这种恒星如此难以看到有两个原因。首先，它们是微小的物体，埋藏在发光、明亮的周围云层的中心。通常，行星状星云的亮度和复杂性使其中心恒星从视野中隐藏起来。
但另一个原因是，矛盾的是，恒星的极端高温本身使得恒星几乎不可见。正如我们在上面看到的，普朗克黑体辐射定律规定，物体的温度决定了它的颜色。天狼星，其表面温度为华氏18000度，非常热以至于发出蓝光。
如果一颗恒星比蓝色的天狼星还要热，会发生什么？在这种情况下，普朗克定律仍然适用，但由此产生的光芒将是我们的眼睛或普通望远镜无法感知的颜色范围之外的颜色。特别是，比天狼星热得多的物体会在紫外线或X射线光中发光。不同的温度，以及它们通过黑体辐射定律与颜色的联系，揭示了看似截然不同的现象，如紫外线和X射线，实际上只是广阔电磁频谱的一部分。电磁频谱描述了整个范围的不同颜色，远远超出我们用眼睛可以看到的一小部分光。
因此，白矮星深深地埋藏在它们的行星状星云中，并且非常热，以至于它们不发出太多的可见光，而是主要在光谱的紫外线和X射线部分辐射。因此，红蜘蛛星云中心的超热恒星在几十年里一直未被发现也就不足为奇了。这种情况最终在2005年结束，当时松浦美佳子和同事们使用强大的哈勃太空望远镜（位于地球大气层上方的轨道上）识别出一个微小的光点，对应于红蜘蛛星云中心的白矮星。在这次和随后的研究中，天文学家已经能够精确测量恒星的颜色，然后使用普朗克黑体辐射定律来计算其温度。
结果令人震惊——红蜘蛛星云中心恒星的表面温度高达惊人的华氏54万度，比太阳热50多倍，比强大的天狼星热30倍。
这颗神奇的恒星，以其极端的温度和环绕它的壮观发光星云，不仅仅具有学术意义。因为在凝视红蜘蛛星云时，我们正在看到我们未来的命运。大约50亿年后，太阳也将耗尽燃料，并将类似地脱落其外层。我们恒星及其太阳系所剩下的将是一个美丽的行星状星云，由其中心一颗极其炽热的白矮星照亮。
转载自Extreme Cosmos，作者布赖恩·盖恩斯勒，经企鹅出版集团（美国）公司成员Perigee出版社安排，版权 (c) 2011 布赖恩·盖恩斯勒所有。