白矮星的质量上限为1.4个太阳?
尽管此时的钱德拉只是一名本科生,但他已对量子力学和相对论非常熟悉。他在轮船上完成了计算,得出的结论令自己大吃一惊:白矮星的质量有一个最大上限——残留的星核要小于1.4倍太阳质量。钱德拉熟读科学文献,而且碰巧的是,他读过一些相关的重要书籍,而且将其中三本带上了船,以便自己随时翻阅。总之,在船上,他得出了这个结论。“过程其实很简单。一切都是基础计算,任何人都可以做到。”钱德拉后来于1971年谦逊地回忆道。如果白矮星的质量超过他计算的极限,就有可能无法对抗自身的引力。在这个临界点上,会发生什么?这是一片完全未知的领域。质量更大的白矮星到底会如何演化,钱德拉没有头绪。“我不知道这样的白矮星将如何收场。”回想起那个发现的时刻,他补充说道。一到达英国,钱德拉即刻着手起草论文。
福勒将钱德拉在开始海上旅行前写的一篇关于白矮星的论文寄给了《哲学杂志》,却把钱德拉后一篇采用相对论解决方案的论文送给另一位专家评审。等待数月后仍未收到反馈意见,年轻的钱德拉觉得论文不太可能在英国发表,有些失望,就自作主张,把论文寄到了美国。后来,这篇论文以《理想白矮星质量的最大值》为题,发表于1931年的《天体物理学》杂志上。这篇论文相当简明,差点被拒刊。一位审阅人起初怀疑钱德拉的一个方程是错误的,直至钱德拉提供了详细的证明过程。“我对他的方程吹毛求疵,这是错误的,我很抱歉。”这位审阅人对编辑说,“但在当时的我看来,这个方程如果是对的,事情就会极不寻常。在第一瞥中,我可没指望有什么重大发现。”
当钱德拉最初开始计算时,并不知道还有其他人,像英国的爱德蒙·斯通纳和爱沙尼亚的威廉·安德森,已经在早些时候发表过关于白矮星密度上限的估计值。他们认为,白矮星中的原子排列已尽可能地紧密了。但钱德拉采用的恒星模型更为复杂,最后得出的结论也更强而有力(并且更不易理解)。他的方程说明,如果白矮星的质量超过他计算出的那个阈值,就会面临全面的坍塌,其密度将趋于无穷大(他认为这是一个“无法使人信服”的结果)。