Недавно я провел небольшое исследование черных дыр и понял, что большие звезды образуют черные дыры, а маленькие — нет. Это потому, что гравитация недостаточно сильна, чтобы он упал сам по себе, или что-то еще?
Фактический ответ не имеет ничего общего с температурой.
Даже маломассивные звезды образовали бы черные дыры, если бы у них закончилось ядерное топливо для горения, и они просто остыли бы, поддерживая «стандартное» давление газа в своих центрах.
Это потому, что это давление газа будет пропорционально температуре, но звезда способна охлаждаться, поэтому ей нужно будет сжиматься и использовать гравитационную энергию, чтобы оставаться горячей, но, конечно, в конечном итоге она исчезнет внутри своего горизонта событий и станет черной дырой. .
Настоящей причиной того, что этого не происходит, является давление электронного вырождения . Это квантово-механический эффект, связанный с принципом запрета Паули, который не позволяет двум электронам занимать одно и то же квантовое состояние. По мере того как газ сдавливается в ядре, электроны вынуждены занимать все более и более высокие импульсные состояния, чтобы «избегать» друг друга. Поскольку эти электроны имеют большой импульс, они также оказывают большое давление — давление вырождения. Это давление вырождения не зависит от температуры , и поэтому звезда (это белый карлик, когда к этой стадии прибывает звезда с малой массой) может охлаждаться и оставаться в гидростатическом равновесии без дальнейшего сжатия. Таким образом, она избегает превращения в черную дыру (или даже нейтронную звезду) и просто остывает с почти постоянным радиусом.
Гравитационный коллапс происходит, когда внутреннего давления объекта недостаточно, чтобы противостоять собственной гравитации объекта. В случае со звездами это обычно происходит по одной из следующих двух причин:
У звезды осталось слишком мало «топлива», чтобы поддерживать свою температуру
Звезда, которая была бы стабильной, получает дополнительное вещество таким образом, что температура ее ядра не повышается.
В любом из этих случаев температура звезды уже недостаточно высока, чтобы предотвратить ее коллапс под собственным весом (гравитацией). Коллапс может быть остановлен различными факторами, уплотняющими материю до более плотного состояния. В результате получается один из различных типов компактных звезд.
Как было сказано выше, требуется много массы, чтобы фактически схлопнуться либо в черную дыру, либо взорваться как сверхновая, а у меньших звезд этого просто нет.
HDE 226868
Пы-сер
Юка