Wie kann aus einem Nebel schließlich ein Schwarzes Loch werden?

Die Schwerkraft ist eine mächtige Kraft: Sie hält die Planeten auf ihren Bahnen um die Sonne, und sie war sogar dafür verantwortlich, die Planeten wie auch die Sonne aus Nebeln zu bilden. Darüber hinaus ist es die Kraft, die Sterne wie die Sonne letztendlich zerstört, wenn ihnen der Wasserstoff zum Verbrennen ausgeht. Wenn ein Stern groß genug ist – was bei seiner Entstehung bestimmt wird – kann die Schwerkraft ihn in ein Schwarzes Loch verwandeln.

Nebel sind Staub- und Gaswolken, die das Universum durchdringen. Materie innerhalb eines bestimmten Nebels ist ungleichmäßig verteilt und die Temperatur ist niedrig – knapp über dem absoluten Nullpunkt. Bei diesen Temperaturen binden sich Gasmoleküle zu Klumpen zusammen, und ein Klumpen, der in einer dichten Region eines Nebels wächst – eine sogenannte Molekülwolke – kann beginnen, Materie anzuziehen. Wenn der Klumpen wächst, steigt die Temperatur in seinem Kern, weil die Anziehungskraft die Dichte erhöht und kinetische Energie der Teilchen, die immer häufiger und mit immer mehr kollidieren Energie.

Es dauert etwa 10 Millionen Jahre, bis sich ein Stern aus einem Klumpen intergalaktischen Staubs bildet. Wenn die Temperatur des Kerns ansteigt, wird er zu einem Protostern und strahlt Infrarotlicht aus, aber wenn der Kern dichter und undurchsichtig wird, wird diese Energie eingefangen, was die Erwärmung beschleunigt. Wenn die Kerntemperatur 10 Millionen Kelvin (18 Millionen Grad Fahrenheit) erreicht, beginnt die Wasserstofffusion, und der nach außen gerichtete Druck dieser Reaktion gleicht die Druckkraft der Gravitation aus. Der Stern tritt in seine Hauptreihe ein, die je nach Masse des Sterns 100 Millionen bis über eine Billion Jahre dauern kann. Während seiner Hauptsequenz behält der Stern einen festen Radius und eine feste Temperatur bei.

Sehr große Sterne, also solche mit einer 25-fachen oder mehr Masse der Sonne, können zu Schwarzen Löchern werden. Aufgrund des enormen Drucks, der im Kern eines massereichen Sterns erzeugt wird, brennt er heißer und schneller als ein kleinerer Stern. Solche Sterne brennen, wenn sie sich in ihrer Hauptreihe befinden, mit einem bläulichen Licht und können Oberflächentemperaturen von 20.000 Kelvin (35.450 Grad Fahrenheit) haben. Im Vergleich dazu beträgt die Oberflächentemperatur der Sonne nur etwa 6.000 Kelvin (10.340 Grad Fahrenheit). Weil er so heiß brennt, kann einem massereichen Stern in einem Bruchteil der Zeit, die ein sonnengroßer Stern zum Ausbrennen benötigt, der Wasserstoff ausgehen.

Wenn einem blauen Riesen der Wasserstoff ausgeht, beginnt sein Kern zu kollabieren, was genügend Druck erzeugt, um die Heliumfusion einzuleiten. Andere Fusionsreaktionen treten auf, wenn der Kern weiter zusammenbricht und an einem bestimmten Punkt dem Stern das schmelzbare Material ausgeht. An einem kritischen Punkt implodiert der Kern in einer sogenannten Supernova, die die äußere Hülle des Sterns ins All schleudert. Wenn die nach der Supernova übrig gebliebene Materie eine Masse hat, die dreimal so groß ist wie die der Sonne, kann nichts verhindern, dass die Schwerkraft in einen Punkt mit unendlicher Masse zusammenbricht. Dieser Punkt ist ein Schwarzes Loch.