Hoe kan een nevel uiteindelijk een zwart gat worden?

Zwaartekracht is een krachtige kracht: het houdt de planeten in hun banen rond de zon, en het was zelfs verantwoordelijk voor het vormen van de planeten, evenals de zon, uit nevels. Niet alleen dat, het is de kracht die uiteindelijk sterren zoals de zon vernietigt wanneer ze geen waterstof meer hebben om te verbranden. Als een ster groot genoeg is - wat wordt bepaald wanneer hij wordt gevormd - kan de zwaartekracht hem in een zwart gat veranderen.

Nevels zijn wolken van stof en gas die het heelal doordringen. Materie binnen een bepaalde nevel is ongelijk verdeeld en de temperatuur is laag - net boven het absolute nulpunt. Bij deze temperaturen binden gasmoleculen zich aan elkaar om klonten te vormen, en een klont die groeit in een dicht gebied van een nevel - een moleculaire wolk genoemd - kan materie naar zich toe trekken. Naarmate de klomp groeit, neemt de temperatuur in de kern toe omdat de zwaartekracht de dichtheid verhoogt en kinetische energie van de deeltjes, die steeds vaker en met steeds meer tegen elkaar botsen energie.

Het duurt ongeveer 10 miljoen jaar voordat een ster is gevormd uit een klomp intergalactisch stof. Naarmate de temperatuur van de kern stijgt, wordt het een protoster en straalt het infrarood licht uit, maar naarmate de kern dichter en ondoorzichtiger wordt, wordt deze energie opgesloten, wat de opwarming versnelt. Wanneer de kerntemperatuur 10 miljoen Kelvin (18 miljoen graden Fahrenheit) bereikt, begint waterstoffusie, en de uitwendige druk van die reactie balanceert de samendrukkende kracht van de zwaartekracht. De ster komt zijn hoofdreeks binnen, die kan duren van 100 miljoen tot meer dan een biljoen jaar, afhankelijk van de massa van de ster. Tijdens de hoofdreeks behoudt de ster een vaste straal en temperatuur.

Zeer grote sterren, namelijk die met een massa van 25 keer of meer die van de zon, kunnen zwarte gaten worden. Vanwege de enorme druk die wordt gegenereerd in de kern van een massieve ster, brandt deze heter en sneller dan een kleinere ster. Dergelijke sterren branden, wanneer ze in hun hoofdreeks staan, met een blauwachtig licht en kunnen oppervlaktetemperaturen van 20.000 Kelvin (35.450 graden Fahrenheit) hebben. Ter vergelijking: de oppervlaktetemperatuur van de zon is slechts ongeveer 6.000 Kelvin (10.340 graden Fahrenheit). Omdat het zo heet brandt, kan een massieve ster zonder waterstof komen te zitten in een fractie van de tijd die een ster ter grootte van de zon nodig heeft om op te branden.

Wanneer een blauwe reus geen waterstof meer heeft, begint zijn kern in te storten, wat voldoende druk genereert om heliumfusie te starten. Andere fusiereacties treden op als de kern blijft instorten en op een bepaald punt raakt de ster uit smeltbaar materiaal. Op een kritiek punt implodeert de kern in wat een supernova wordt genoemd, die de buitenste schil van de ster de ruimte in blaast. Als de materie die overblijft na de supernova een massa heeft van drie keer of meer die van de zon, kan niets voorkomen dat de zwaartekracht instort tot een punt met oneindige massa. Dit punt is een zwart gat.