Что означает «черные дыры образуются, когда центр очень массивной звезды коллапсирует сам в себя»?

Эта страница Википедии о Stellar Evolution — хорошая отправная точка с множеством ссылок на дополнительную информацию.

Звезда представляет собой огромную сферу, состоящую в основном из водорода.

Как и любая большая масса, она имеет гравитационное поле, и это поле действует на саму звезду.

Поэтому он всегда хотел бы сжаться в максимально плотную сферу под действием собственной гравитации.

Теперь, когда плотность увеличивается, особенно в центре, давление также увеличивается, а вместе с ним и температура. Когда они станут достаточно высокими, ядро ​​звезды сможет превратить водород (а позже и другие материалы) в более тяжелые элементы. При этом высвобождается огромное количество энергии, и это то, что создает весь тот свет, который мы видим.

Но высвобождаемая энергия также предотвращает дальнейшее коллапс звезды.

И так может оставаться (более или менее) миллиарды лет. Именно эта энергия, произведенная в результате синтеза в ядре, уравновешивает гравитационную силу (вес) остальной части звезды, пытающейся раздавить ядро. Таким образом, синтез, который генерирует больше энергии, чем требуется, необходим для поддержания жизни звезды.

По прошествии длительного времени водород в ядре заканчивается, и звезда начинает сжигать в ядре более тяжелые элементы (гелий, углерод и т. д.). И так до тех пор, пока они не закончатся и (примерно) мы не достигнем таких элементов, как железо. В этот момент слияние этих элементов уже не генерирует достаточно энергии, чтобы остановить коллапс звезды, и она снова начинает коллапсировать, но очень, очень быстро.

Что именно произойдет дальше, зависит главным образом от массы звезды. Он может стать белым карликом, нейтронной звездой или черной дырой.

Но окончательный коллапс — процесс очень быстрый и довольно бурный.

Как только полезное топливо в ядре заканчивается, звезды так или иначе умирают эффектной смертью.

Что такое черная дыра (просто говоря)?

Гравитация является результатом того, как масса (или даже энергия) может искажать пространство.

После определенного момента это искажение становится настолько большим, что все на одной стороне оказывается в ловушке внутри «поверхности», называемой горизонтом событий . Горизонт событий — это то, чем на самом деле является черная дыра — не горизонт событий, не черная дыра.

Внутри черной дыры пространство искажено таким образом, что его практически невозможно описать без математических расчетов. Эффект заключается в том, что нет направления, в котором вы можете двигаться, и нет такой скорости, с которой вы можете двигаться, которая не приведет вас к центру черной дыры — сингулярности. Даже не пытайтесь визуализировать это, это просто не здравый смысл.

Это работает даже со светом.

Горизонт событий — это не та поверхность, которую вы можете почувствовать. На самом деле вы можете путешествовать по горизонту событий (но только внутрь, а не наружу!). Таким образом, это изменение в способе искажения пространства-времени не является чем-то внезапным или очевидным для человека, совершающего падение.

Вернемся к нашей падающей звезде.

По мере того, как он разрушается (без энергии синтеза, чтобы остановить это), он становится все плотнее и плотнее.

Теперь, если она достаточно велика, она схлопнется в черную дыру, потому что в результате коллапса ядро ​​станет настолько плотным, что его будет достаточно, чтобы сформировать горизонт событий.

Наше Солнце недостаточно велико для этого.

Звезда всегда представляет собой баланс гравитации, пытающейся схлопнуть ее внутрь, и ядерного синтеза, пытающегося ее взорвать. Обычно силы находятся в равновесии, поскольку гравитация вызывает больше ядерного синтеза от водорода до железа. Однако для плавления железа требуется экспоненциально большее количество энергии, поэтому гравитация побеждает и вдавливает звезду внутрь. Этот вес образует черную дыру, а также генерирует окончательный взрыв ядерного синтеза, вызывая вспышку света, которую видят люди, а также формируя элементы помимо железа. Надеюсь, что этот ответ поможет!