中子星和白矮星是两种非常致密的天体，它们的质量密度分别可达每立方厘米8000万到20亿吨虚消粗和100公斤到10吨。中子星和白矮星都是恒星演化至主序星阶段末期后的产物。在刚刚形成时，它们都拥有极高的温度，例如中子星形成的超新星爆发可产生约1500亿摄氏度的温度，而白矮星虽然温度较低，但新形成的白矮星也曾是红巨星的核心，温度也能达到数十亿度。然而，这两种星体在形成后，其温度会逐渐下降，因为它们内部不再进行核聚变，只能通过辐射自身固有热量来冷却。当它们的表面温度降至接近宇宙背景温度时，它们将变成不发光也不散热的黑矮星。
尽管如此，中子星和白矮星的冷却过程极为缓慢，可能需要长达200亿年，这远远超过了宇宙目前的138亿年年龄。因此，天文学家认为宇宙中可能至今还未形成黑矮星。实际上，白矮星和中子星的冷却并不容易，因为它们在形成时周围通常存在大量气态物质，这些物质会因恒星膨胀和扩散而围绕它们。宇宙中几乎不存在周围完全空无一物的中子星和白矮星，它们的引力会使得部分物质重新回到它们表面，形成大气层，这层物质像一种热量保护层，使得星体难以冷却。此外，一些中子星和白矮星附近有恒星存在，它们可以从恒星吸取大量气态物质，这些物质在星体表面由于重力和高温引发核聚变，为星体表面提供额外的热量。
因此，中子星和白矮星的表面经常发生氢元素的核聚变现象，这种事件进一步增加了星体的热量。所以，中子星和白矮星想要冷却下来并不容易。如果它们吸收的氢元素过多，还可能引发爆炸。例如，质量达到太阳1.44倍的碳氧内核白矮星可能会发生内部热核爆炸，这种爆炸表现为碳爆轰，是一种剧烈的星体爆炸现象，天文学上称之为Ia型超新星爆发。爆炸后，白矮星通常会化作一片星云，连内核都不剩。而中子星如果吸收物质达到太阳质量的三倍以上，也会发生类似现象，可能形成夸克星或黑洞。如果形成黑洞，大部分物质都会被吸入黑洞中。
即使按照理论推测的中子星和白矮星200亿年的冷却过程，在这长达200亿年的时间尺度上，中子星和白矮星也有可能与其他星体相遇，除了爆炸的可能性，与其他星体的合并融合也是很大的一种可能性。因此，它们演变成黑矮星的可能性实际上是很小的。这表明，宇宙中天体的变化非常复杂，每一种星体都会受到外部环境的影响，即使是恒星死亡后的残骸——中子星和白矮星也是如此。
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