كيف يمكن للسديم أن يتحول في النهاية إلى ثقب أسود؟

الجاذبية قوة هائلة: فهي تحافظ على دوران الكواكب في مداراتها حول الشمس ، كما أنها كانت مسؤولة عن تكوين الكواكب ، وكذلك الشمس ، من السدم. ليس هذا فقط ، إنها القوة التي تدمر في النهاية النجوم مثل الشمس عندما ينفد الهيدروجين منها لتحترق. إذا كان النجم كبيرًا بما يكفي - وهو ما يتم تحديده عندما يتشكل - يمكن للجاذبية أن تحوله إلى ثقب أسود.

السدم هي غيوم من الغبار والغاز تنتشر في الكون. المادة داخل سديم معين موزعة بشكل غير متساو ، ودرجة الحرارة منخفضة - أعلى بقليل من الصفر المطلق. في درجات الحرارة هذه ، تتحد جزيئات الغاز معًا لتشكل كتلًا ، ويمكن أن تبدأ الكتلة التي تنمو في منطقة كثيفة من السديم - تسمى السحابة الجزيئية - في جذب المادة نحو نفسها. مع نمو الكتلة ، تزداد درجة الحرارة في قلبها لأن الجاذبية تزيد من الكثافة و الطاقة الحركية للجسيمات التي تصطدم مع بعضها البعض أكثر فأكثر ومع المزيد والمزيد طاقة.

يستغرق الأمر حوالي 10 ملايين سنة حتى يتشكل النجم من كتلة من الغبار بين المجرات. مع زيادة درجة حرارة اللب ، يصبح نجمًا أوليًا ويشع ضوء الأشعة تحت الحمراء ، ولكن عندما يصبح اللب أكثر كثافة ومعتمًا ، يتم احتجاز هذه الطاقة ، مما يؤدي إلى تسريع التسخين. عندما تصل درجة الحرارة الأساسية إلى 10 ملايين كلفن (18 مليون درجة فهرنهايت) ، يبدأ اندماج الهيدروجين ، ويوازن الضغط الخارجي لهذا التفاعل قوة ضغط الجاذبية. يدخل النجم تسلسله الرئيسي ، والذي يمكن أن يستمر من 100 مليون إلى أكثر من تريليون سنة ، اعتمادًا على كتلة النجم. خلال تسلسله الرئيسي ، يحافظ النجم على نصف قطر ثابت ودرجة حرارة ثابتة.

يمكن أن تصبح النجوم الكبيرة جدًا ، والتي تكون كتلتها 25 ضعف كتلة الشمس أو أكثر ، ثقوبًا سوداء. بسبب الضغط الهائل المتولد في قلب نجم ضخم ، فإنه يحترق أكثر سخونة وأسرع من نجم أصغر. مثل هذه النجوم ، عندما تكون في تسلسلها الرئيسي ، تحترق بضوء مزرق ويمكن أن تصل درجة حرارة سطحها إلى 20000 كلفن (35450 درجة فهرنهايت). بالمقارنة ، تبلغ درجة حرارة سطح الشمس حوالي 6000 كلفن فقط (10،340 درجة فهرنهايت). نظرًا لأنه يحترق بشدة ، يمكن أن ينفد الهيدروجين من نجم ضخم في جزء بسيط من الوقت الذي يستغرقه نجم بحجم الشمس ليحترق.

عندما ينفد الهيدروجين من العملاق الأزرق ، يبدأ قلبه في الانهيار ، مما يولد ضغطًا كافيًا لبدء اندماج الهيليوم. تحدث تفاعلات اندماج أخرى مع استمرار اللب في الانهيار ، وعند نقطة معينة ، ينفد النجم من المواد القابلة للانصهار. في مرحلة حرجة ، ينفجر اللب في ما يسمى بالمستعر الأعظم ، الذي ينفخ الغلاف الخارجي للنجم في الفضاء. إذا كانت المادة المتبقية بعد المستعر الأعظم تبلغ ثلاث مرات أو أكثر من كتلة الشمس ، فلا شيء يمكن أن يمنع الجاذبية من الانهيار إلى نقطة ذات كتلة غير محدودة. هذه النقطة عبارة عن ثقب أسود.