Warum bildet Gas einen Stern anstelle eines Schwarzen Lochs?

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Wenn ein Raumgas zusammengezogen wird, entsteht ein Stern. Wenn andererseits ein massereicher Stern stirbt, bricht er zu einem Schwarzen Loch zusammen.

Sie würden denken, dass die anfängliche Masse des Gases größer wäre als der Stern, der seit Milliarden Jahren existiert und dabei an Masse verloren hat.

Was hat also das Weltraumgas daran gehindert, überhaupt ein Schwarzes Loch zu bilden?

star black-hole gravity

— Antons Voitov
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Wodurch wird verhindert, dass Wasserdampf bei normalem Erdatmosphärendruck sofort zu Eis wird?

— Mindwin

Ich schlage vor, Ihren Titel so zu bearbeiten, dass er "anstelle von" und nicht "lautet, da letzteres irreführend ist - es deutet darauf hin, dass ein Schwarzes Loch einen Stern bilden kann.

— JBentley

@ruakh Fairer Punkt. "Statt" erschien mir irgendwie klarer, aber ich kann sehen, dass es auch mehrdeutig sein kann.

— JBentley

Einige haben sowieso nicht genug Masse, um ein Schwarzes Loch zu werden, sie werden schließlich zu Neutronensternen oder weißen Zwergen anstelle von Schwarzen Löchern.

— Mark Rogers

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Es klingt wie "Unter unseren Waffen befinden sich so unterschiedliche Elemente wie ..."

— MPW

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Im Grunde genommen bildet Gas zufällig zuerst einen Stern.

Die Masse ist nicht der einzige Faktor, der zur Entstehung eines Schwarzen Lochs beiträgt. Sie müssen auch für diese Masse eine hohe Dichte erreichen. Dabei bildet sich meist ein Stern. Die Energieerzeugungsprozesse im Inneren des Sterns erzeugen einen Druck, der die Anziehungskraft der Gravitation ausgleicht. Dies verhindert, dass ein Stern eine kritische Dichte erreicht, die für die Bildung von Schwarzen Löchern erforderlich ist. Da diese Energieerzeugungsprozesse keinen brauchbaren Brennstoff mehr haben, wird der Stern irgendwann in sich zusammenfallen und ein Schwarzes Loch bilden.

Man kann also nicht einfach eine große Menge Gas nehmen und ein schwarzes Loch erzeugen. Andere physikalische Prozesse treten auf.

— jmh
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Als kleine Ergänzung möchte ich erwähnen, dass es möglich ist, dass sich die riesigen Schwarzen Löcher in galaktischen Zentren durch direkten Kollaps im frühen Universum gebildet haben. Dies ist eine derzeit offene Frage und ein Bereich aktiver Forschung, aber die größten, die wir kennen, belasten die schnellsten Formationsmodelle, die wir für die Akkretion haben, ausgehend von Schwarzen Löchern mit Sternenmasse.

— Dan Neely

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@sdenham Ich bin weit davon entfernt, ein Experte zu sein, aber sicherlich außerhalb des eigentlichen physischen Objekts, das wir als Stern bezeichnen, würde ich erwarten, dass die Schwerkraft den Strahlungsdruck übertrifft. Mit anderen Worten, Gase würden immer noch nach innen in Richtung des Sterns fallen und nicht vom Stern weggedrückt werden.

— ein CVn

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Vergiss nicht, dass du nach innen fallen kannst, ohne näher zu kommen. Es heißt eine Umlaufbahn.

— Hören Sie auf, Monica am

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@ToddWilcox es ist ein bisschen komplizierter als das - so wie ich es verstehe, produziert der innere Kern nicht mehr genug Energie, um der Schwerkraft zu widerstehen und kollabiert und löst sich dabei vom äußeren Teil des Sterns (da dieser langsamer kollabiert). Die plötzliche Kompression des Kerns bewirkt einen großen Energieaufbau, die wiederum die äußeren Schichten des Sterns Blasten entfernt, weshalb Sie mit einem verdichteten Zwergstern am Ende (oder ein schwarzen Loch) - jemand korrigieren Sie mich , wenn dies falsch ist

— Baldrickk

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Nicht alle Sterne werden zu schwarzen Löchern. Ihre Antwort scheint zu behaupten, dass sie es tun.

— jpmc26

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In einfachen Worten: Weil sich das Gas selbst zerlegt.

Wenn das Gas (H oder He) unter extrem hohen Druck gesetzt wird, bevor sich ein Schwarzes Loch bildet, beginnen die Atome mit der Kernfusion, die viel Energie freisetzt. Dieser kontinuierliche Strom von Energie ist es, der die Sonne hell macht und auch die Sonne davon abhält, in sich zusammenzufallen.

Wenn die Fusion zu viel von einem Element verbrennt / verschmilzt, wird ein anderes Element zum dominanten Element für die Fusion, was während des Lebens eines Sterns zu unterschiedlichen Zuständen führt. Und wenn dem Stern der Treibstoff ausgeht, gewinnt die Schwerkraft.

Wie Rob sagt , braucht man viel mehr Masse als die eines "massereichen Sterns", um der nuklearen Fusionsenergie entgegenzuwirken.

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

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

Doch im frühen Universum, was Sie vorschlagen könnten tatsächlich passieren , und dies könnte sein , wie supermassive schwarze Löcher und Quasare existieren nur wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall.

$10^4$ $10^5$

In dieser Pressemitteilung finden Sie eine alternative Zusammenfassung dieser Idee und Links zu aktuellen wissenschaftlichen Arbeiten zum Thema (z . B. Agarawal et al. 2015 ; Regan et al. 2017 ).

— Rob Jeffries
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Keine vollständige Antwort, sondern mehr als ein Kommentar. Können wir nicht einfach mehr und mehr Masse anhäufen, um die Probleme der anderen Antworten zu überwinden? Sicherlich waren irgendwann im Universum, z. B. zu Beginn, die Bedingungen günstig, um extrem massive Sterne zu bilden, so dass der Druck nach innen den Druck nach außen durch Hitze / Fusion überwinden konnte. Möglicherweise könnte sich dann sofort ein Schwarzes Loch bilden, obwohl die Barrieren einen totalen Zusammenbruch verhindern. Schließlich gibt es immer Barrieren, die einen totalen Zusammenbruch verhindern, sei es Strahlungsdruck, Entartungsdruck usw. Es geht nur darum, ihn mit genügend Masse zu überwinden.

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

— Zephyr
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Wenn dieses Raumgas zusammengezogen wird, um einen Stern zu bilden, ist die Masse des ursprünglichen Gases und jetzt des Sterns gleich (unverändert), aber die Größe wird aufgrund der Schwerkraft verringert. Wenn der Stern zu einem Schwarzen Loch zusammenbricht, schrumpft seine Masse aufgrund der Schwerkraft erneut. Es ist keine gültige Methode, auf diese Weise zu fragen:

Was hat also das Weltraumgas daran gehindert, überhaupt ein Schwarzes Loch zu bilden?

Das Weltraumgas schrumpft schließlich zu einem Schwarzen Loch [wenn die anfängliche Masse ausreicht, um als Stern zu existieren, dann kollabiert sie als Schwarzes Loch], von dem nur der Beobachter Abschnitt für Abschnitt des gesamten zu beobachtenden Prozesses abhängt [ welcher Abschnitt ist zu beachten]. Es ist ganz einfach, wenn Sie das entsprechende Objekt ersetzen: Erhitzen Sie das Eis. Eis schmilzt zu Wasser, dann zu Gas. Jetzt fragt man sich im OP: Warum wird Eis beim Erhitzen nicht zu Gas, sondern zu Wasser? Es klingt logisch, aber tatsächlich ist es das Konstrukt der mystifizierten Wörter, eine einfache Analogie.

— Mishu 米殊
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Die meisten Sterne werden jedoch nicht zu Schwarzen Löchern, worauf es ankommt.

— HDE 226868

@HDE 226868 Mir ist bewusst, dass nicht jeder Stern ein Schwarzes Loch wird, sondern eine bestimmte Masse haben muss, um bestimmte Kriterien zu erreichen. Wenn das anfängliche Gas der Masse gut genug ist, dann, wie eine andere Antwort (von "john") sagte: "Im Wesentlichen tut Gas, es passiert einfach, dass es zuerst einen Stern bildet." Aber Ihr Kommentar fordert mich auf, ihn zu bearbeiten, um meine Antwort zu verdeutlichen, danke.

— Mishu 米殊