Почему газ образует звезду вместо черной дыры?

39

Когда космический газ сближается, образуется звезда. С другой стороны, когда умирает массивная звезда, она падает на черную дыру.

Можно подумать, что начальная масса газа будет больше, чем у звезды, которая существовала в течение миллиарда лет и потеряла массу в процессе.

Так что же помешало космическому газу сформировать черную дыру?

star black-hole gravity

— Антонс Войтов
источник

что мешает водяным парам в обычных диапазонах атмосферного давления Земли превращаться в лед сразу?

— Mindwin

Я предлагаю отредактировать ваш заголовок так, чтобы он говорил «вместо», а не «но не», потому что последний вводит в заблуждение - он предполагает, что черная дыра может образовать звезду.

— JBentley

@ruakh Честная точка зрения. «Вместо» мне показалось более понятным, но я вижу, что это также может быть неоднозначным.

— JBentley

Некоторым не хватает массы, чтобы стать черной дырой, в конце концов они становятся нейтронными звездами или белыми карликами вместо черных дыр.

— Марк Роджерс

2

Начинает звучать как «Среди нашего оружия такие разнообразные элементы, как ...»

— MPW

72

По сути, это происходит из-за газа, просто сначала образуется звезда.

Масса - не единственный фактор создания черной дыры. Вам также нужно, чтобы эта масса достигла высокой плотности. В процессе этого обычно образуется звезда. Процессы производства энергии внутри звезды создают давление, которое уравновешивает гравитационное притяжение. Это препятствует достижению звездой критической плотности, необходимой для образования черной дыры. Когда в этих процессах производства энергии заканчивается пригодное для использования топливо, звезда в конечном итоге разрушится и создаст черную дыру.

Таким образом, вы не можете просто взять большой объем газа и создать черную дыру. Происходят другие физические процессы.

— JMH
источник

28

В качестве небольшого дополнения я хотел бы отметить, что, возможно, гигантские черные дыры в галактических центрах могли образоваться в результате прямого коллапса в ранней Вселенной. В настоящее время это открытый вопрос и область активных исследований, но самые большие из известных нам пробуждают самые быстрые модели пласта, которые мы имеем для аккреции, начиная с черных дыр звездной массы.

— Дэн Нили

1

@ Sdenham Я далеко не эксперт, но, конечно, за пределами физического объекта, который мы называем звездой, я ожидаю, что гравитация превзойдет радиационное давление. Другими словами, газы все равно будут падать внутрь, к звезде, а не отталкиваться от нее звездой.

— CVn

6

Не забывайте, что вы можете упасть внутрь, не приближаясь. Это называется орбита.

— Стоп Harm Моника

1

@ToddWilcox это немного сложнее, чем это - насколько я понимаю, внутреннее ядро перестает генерировать достаточно энергии, чтобы продолжать сопротивляться гравитации, и коллапсирует, отрываясь от внешней части звезды в процессе (поскольку она коллапсирует медленнее). Внезапное сжатие ядра вызывает большое накопление энергии, которое, в свою очередь, разрушает внешние слои звезды, поэтому вы в конечном итоге получаете компактную карликовую звезду (или черную дыру) - кто-то поправит меня, если это неправильно

— Baldrickk

2

Не все звезды становятся черными дырами. Ваш ответ, кажется, утверждает, что они делают.

— jpmc26

24

Проще говоря: потому что газ самодостаточен.

Когда газ (H или He) оказывается под чрезвычайно высоким давлением, которое происходит до образования черной дыры, атомы начинают ядерный синтез, который выделяет много энергии. Этот непрерывный поток энергии - это то, что делает солнце ярким, а также то, что удерживает солнце от падения в себя.

Когда синтез сгорел / слил слишком много одного элемента, другой элемент становится доминирующим элементом для синтеза, что приводит к различным состояниям в течение жизни звезды. И как только у звезды кончается топливо, гравитация побеждает.

Как говорит Роб , для противодействия энергии ядерного синтеза вам понадобится масса больше, чем у «массивной звезды».

— Питер
источник

19

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

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

Однако в ранней вселенной то, что вы предлагаете, может на самом деле произойти, и это может быть то, как сверхмассивные черные дыры и квазары существуют всего через несколько сотен миллионов лет после большого взрыва.

$10^4$ $10^5$

См. Этот пресс-релиз для альтернативного резюме этой идеи и ссылки на недавние научные статьи по этой теме (например, Agarawal et al. 2015 ; Regan et al. 2017 ).

— Роб Джеффрис
источник

6

Не полный ответ, но больше, чем комментарий. Разве мы не можем просто накапливать все больше и больше массы, чтобы преодолеть проблемы, представленные другими ответами? Конечно, в какой-то момент во Вселенной, например, в самом начале, условия были благоприятными для формирования чрезвычайно массивных звезд, так что внутреннее давление могло преодолеть любое внешнее давление от тепла / синтеза. Возможно, тогда черная дыра может образоваться сразу, несмотря на барьеры, предотвращающие полный коллапс. В конце концов, всегда есть барьеры, предотвращающие полный коллапс, будь то радиационное давление, давление вырождения и т. Д. Это просто вопрос преодоления этого с достаточной массой.

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

— зефир
источник

-4

Когда этот космический газ собирается вместе, образуя звезду, исходный газ, а теперь и звезда, имеют одинаковую массу (неизменную), но размер уменьшается из-за гравитации. Когда звезда превращается в черную дыру, ее масса снова становится такой же, но размер уменьшается из-за гравитации. Это недопустимый способ задать вопрос таким образом:

Так что же помешало космическому газу сформировать черную дыру?

Космический газ в конечном итоге сжимается, превращаясь в черную дыру [если исходная масса достаточно хороша для того, чтобы он существовал как звезда, а затем коллапсирует как черная дыра], то только наблюдатель, берущий отрезок за отрезком всего процесса для наблюдения [зависит от какой раздел наблюдается]. Все просто, если заменить объект по аналогии с этим: нагревание льда. Лед тает, чтобы стать водой, а затем газом. Теперь ОП словно спрашивает: почему при нагревании лед не превращается в газ, а в воду? Звучит логично, но на самом деле это конструкция слов, озадаченная простой аналогией.

— Мишу 米殊
источник

Однако большинство звезд не станут черными дырами, и в этом весь вопрос.

— HDE 226868

@ HDE 226868 Я знаю, что не каждая звезда становится черной дырой, она должна иметь определенную массу, чтобы достичь определенных критериев. Если исходная масса газа достаточно хорошая, тогда, как в другом ответе («Джон») сказал: «По существу, газ делает, просто сначала образуется звезда». Но ваш комментарий побуждает меня редактировать, чтобы уточнить мой ответ, спасибо.

— Мишу 殊殊