Поскольку мы знаем, что звезды сгорают, коллапсируют или взрываются, когда слишком много их атомов сливаются в железо, то почему среди всех наблюдаемых нами древних галактик нет ни одной галактики, чьи звезды превратились в гигантские шары? железа, которое в конечном итоге столкнется в одной железной глобуле размером с галактику в космосе?
Короче говоря, вы не можете сделать шар из железа массой галактики, потому что нет никакого способа удержать шар от внутренней силы собственной гравитации. Во-первых, она сколлапсирует в нейтронную звезду, но даже нейтронные звезды не могут удержаться больше, чем 2-3 массы Солнца. Ваш объект размером с галактику схлопнется в черную дыру. Но мы видим их! Считается, что в центре всех массивных галактик есть сверхмассивные черные дыры. Это до 10 миллиардов масс Солнца, что сравнимо с более мелкими галактиками.
В любой звезде, будь то звезда главной последовательности, такая как Солнце, гигант или даже белый карлик или нейтронная звезда, внутренняя сила гравитации должна уравновешиваться некоторой внешней силой или давлением. (На самом деле, мы в основном предполагаем это, когда строим звездные модели, хотя это очень хорошее предположение.) В звездах главной последовательности это давление обеспечивается ядерными реакциями, происходящими внутри них, но по мере эволюции звезды оно становится немного больше. сложный. В некоторых ситуациях ядра настолько сближаются, что их электроны начинают разделять квантовые состояния. И поскольку никакие два электрона не могут находиться в одном и том же состоянии, они должны занимать более высокие энергетические состояния. По сути, это оказывает своего рода давление (называемое давлением вырождения ).), потому что электроны вынуждены двигаться быстрее, чем в противном случае. Это то, что поддерживает белых карликов и ядра некоторых эволюционировавших звезд. например маломассивные красные гиганты.
Давление вырождения в порядке до предела, известного как предел Чандрасекара , который составляет около 1,44 массы Солнца (в зависимости от состава рассматриваемого объекта). Все, что выше этого, рухнет. Во-первых, этот коллапс привел бы к нейтронной звезде, где все немного по-другому. Но работает аналогичный принцип, и есть давление вырождения, потому что сами нейтроны также занимают по одному квантовому состоянию. Детали здесь намного сложнее, но общий консенсус заключается в том, что давление вырождения нейтронов может поддерживать объекты массой примерно до 2-3 масс Солнца. После этого уравновесить гравитацию нечем, и звезда коллапсирует в черную дыру.
Помимо веских причин, приведенных в других ответах, почему железный шар, превышающий примерно М не может быть стабильным, есть другая причина. А именно, нет никакого способа получить столько чистого железа. Железо производится в сверхновых, но только часть материи, выброшенной сверхновой, на самом деле является железом, и нет никакого естественного способа выделить его. Оставшаяся материя заключена в остатках звезды, будь то белый карлик, нейтронная звезда или черная дыра (звездной массы). Последние два уже слишком массивны, чтобы материал мог быть в форме железа, в то время как белый карлик может содержать только немного железа, но никогда не является железным шаром.
Если бы у вас был железный шар размером с галактику, испускаемая гравитационная сила была бы огромной, и без какой-либо силы, выталкивающей его из него, шар схлопнулся бы сам в себя, образовав черную дыру. В таких звездах, как Солнце (звезды главной последовательности), внешняя сила ядерных реакций, происходящих в их ядре, удерживает его от коллапса в себя. Однако в случае с железным шаром единственной силой, действующей на него, будет гравитационное притяжение, которое в конечном итоге раздавит шар на себя.
Железный шар даже не смог бы достичь размера галактики. Существует предел, известный как предел Чандрасекара, который говорит, что все, что составляет около 1,44 солнечных масс, разрушится. Это, скорее всего, сформирует нейтронную звезду, но это также имеет предел массы, которую она может удерживать. В конце концов, даже это разрушится, образуя черную дыру.
Есть предположение, что примерно через лет (много звездных поколений) сформируются железные звезды (остатки звезд железной сферы). Для этого потребовалось бы, чтобы все элементы легче Fe слились в Fe, а все элементы тяжелее Fe распались на Fe. Также требуется, чтобы протон не распадался, чтобы эта гипотеза работала.
Только звезды с определенным пределом массы могут образовать железную сферу. Как указывали другие, после прекращения ядерного синтеза звезды с массой более 1,44 массы Солнца коллапсируют в нейтронную звезду , а с массой более нескольких солнечных они в дальнейшем коллапсируют в черную дыру .
Это означает, что железные сферы, значительно тяжелее солнечной массы, не могут образовываться, потому что ядра железа более тяжелых объектов будут дробиться в основном до нейтронов или какого-либо другого состояния вещества, не состоящего из железа.
Наше Солнце в конечном итоге станет белым карликом. Звезда с массой в 10 раз больше станет нейтронной звездой. Звезда в 100 раз тяжелее Солнца станет черной дырой. Итак, если 100 звезд соберутся в одну массу, она схлопнется в черную дыру. В настоящее время считается, что сверхмассивная черная дыра (по крайней мере, в 1000 раз больше массы нашего Солнца) находится в центре нашей галактики, а также в галактике Андромеды. Именно здесь можно найти все железо из этого региона космоса.
Кай -
star-deathиstar-lifecycleПы-сер