Dlaczego gaz tworzy gwiazdę zamiast czarnej dziury?

Kiedy gaz kosmiczny zostaje przyciągnięty do siebie, powstaje gwiazda. Z drugiej strony, gdy masywna gwiazda umiera, zapada się w czarną dziurę.

Można by pomyśleć, że początkowa masa gazu byłaby większa niż gwiazda, która istniała przez miliardy lat i straciła masę w tym procesie.

Co więc powstrzymało gaz kosmiczny od utworzenia czarnej dziury?

Zasadniczo gaz działa, najpierw tworzy się gwiazda.

Masa nie jest jedynym czynnikiem w tworzeniu czarnej dziury. Trzeba również, aby ta masa osiągnęła wysoką gęstość. Podczas tego procesu zwykle tworzy się gwiazda. Procesy wytwarzania energii we wnętrzu gwiazdy wytwarzają ciśnienie, które równoważy przyciąganie grawitacyjne. Zapobiega to osiągnięciu przez gwiazdę gęstości krytycznej niezbędnej do utworzenia czarnej dziury. Gdy w tych procesach wytwarzania energii zabraknie użytecznego paliwa, gwiazda ostatecznie zapadnie się na siebie, tworząc czarną dziurę.

Nie możesz więc wziąć dużej ilości gazu i stworzyć czarnej dziury. Występują inne procesy fizyczne.

W prostych słowach: Ponieważ gaz sam się rozpada.

Kiedy gaz (H lub He) jest poddawany ekstremalnie wysokiemu ciśnieniu, co ma miejsce przed powstaniem czarnej dziury, atomy rozpoczynają syntezę jądrową, która uwalnia dużo energii. Ten ciągły strumień energii sprawia, że ​​słońce jest jasne, a także sprawia, że ​​słońce nie zapada się w siebie.

Kiedy fuzja spaliła się / stopiła zbyt wiele jednego elementu, inny element staje się elementem dominującym dla fuzji, co prowadzi do różnych stanów w życiu gwiazdy. A gdy gwiazda skończy się paliwo, grawitacja wygrywa.

Jak mówi Rob , potrzebujesz dużo większej masy niż „masywna gwiazda”, aby przeciwdziałać energii syntezy jądrowej.

$T^{3/2}/\rho^{1/2}$$T$$\rho$

$0.075M_{\odot}$$\sim 3M_{\odot}$

Jednak we wczesnym wszechświecie to, co sugerujesz, może się zdarzyć i tak właśnie może być, że supermasywne czarne dziury i kwazary istnieją zaledwie kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu.

$10^4$$10^5$

Zobacz ten komunikat prasowy, aby uzyskać alternatywne podsumowanie tego pomysłu i linki do najnowszych prac naukowych na ten temat (np Agarawal i in. 2015 ; Regan i in. 2017 ).

Nie pełna odpowiedź, ale więcej niż komentarz. Czy nie możemy po prostu gromadzić coraz większej masy, aby przezwyciężyć problemy przedstawione przez inne odpowiedzi? Z pewnością w pewnym momencie we Wszechświecie, np. Na samym początku, warunki sprzyjały tworzeniu niezwykle masywnych gwiazd, tak że ciśnienie wewnętrzne mogło pokonać wszelkie ciśnienie zewnętrzne od ciepła / fuzji. Być może wtedy czarna dziura może powstać od razu, pomimo barier uniemożliwiających całkowite zawalenie się. W końcu zawsze istnieją bariery uniemożliwiające całkowite zapadnięcie się, czy to ciśnienie promieniowania, ciśnienie zwyrodnienia itp. To tylko kwestia pokonania go z wystarczającą masą.

$\sim50,000\:M_\odot$$\sim200$$300\:M_\odot$

Kiedy gaz kosmiczny zostanie przyciągnięty do siebie, tworząc gwiazdę, pierwotny gaz, a teraz gwiazda, ich masa jest taka sama (niezmieniona), ale rozmiar zmniejszył się z powodu grawitacji. Kiedy gwiazda zapada się, tworząc czarną dziurę, znów ich masa jest taka sama, ale rozmiar skurczył się z powodu grawitacji. To nie jest poprawny sposób, aby zapytać w ten sposób:

Co więc powstrzymało gaz kosmiczny od utworzenia czarnej dziury?

Gaz kosmiczny ostatecznie kurczy się i staje się czarną dziurą [jeśli masa początkowa jest wystarczająco dobra, aby istnieć jako gwiazda, a następnie zapada się jako czarna dziura], tylko obserwator analizuje sekcję po sekcji całego procesu [zależy od która sekcja jest obserwowana]. To proste, gdy zastąpisz obiekt analogicznie do tego: podgrzewanie lodu. Lód topi się, tworząc wodę, a następnie gaz. Teraz OP przypomina pytanie: dlaczego lód nie zmienia się w gaz po podgrzaniu, ale w wodę? Brzmi to logicznie, ale tak naprawdę to konstrukcja słów mistyfikuje prostą analogię.