Como uma nebulosa pode acabar se tornando um buraco negro?

A gravidade é uma força poderosa: ela mantém os planetas girando em suas órbitas ao redor do sol e foi até responsável pela formação dos planetas, assim como do sol, a partir das nebulosas. Não só isso, é a força que destrói estrelas como o Sol quando ficam sem hidrogênio para queimar. Se uma estrela for grande o suficiente - o que é determinado quando ela se forma - a gravidade pode transformá-la em um buraco negro.

As nebulosas são nuvens de poeira e gás que permeiam o universo. A matéria dentro de uma dada nebulosa é distribuída desigualmente e a temperatura é baixa - um pouco acima do zero absoluto. Nessas temperaturas, as moléculas de gás se unem para formar aglomerados, e um aglomerado que cresce em uma região densa de uma nebulosa - chamada de nuvem molecular - pode começar a atrair matéria para si. À medida que a massa cresce, a temperatura em seu núcleo aumenta porque a atração gravitacional aumenta a densidade e energia cinética das partículas, que colidem umas com as outras com cada vez mais frequência e com cada vez mais energia.

Demora cerca de 10 milhões de anos para uma estrela se formar a partir de um aglomerado de poeira intergaláctica. À medida que a temperatura do núcleo aumenta, ele se torna uma proto-estrela e irradia luz infravermelha, mas à medida que o núcleo se torna mais denso e opaco, essa energia fica presa, o que acelera o aquecimento. Quando a temperatura central atinge 10 milhões de Kelvins (18 milhões de graus Fahrenheit), a fusão do hidrogênio começa, e a pressão externa dessa reação equilibra a força compressiva da gravitação. A estrela entra em sua sequência principal, que pode durar de 100 milhões a mais de um trilhão de anos, dependendo da massa da estrela. Durante sua sequência principal, a estrela mantém um raio e uma temperatura fixos.

Estrelas muito grandes, que são aquelas com massa 25 vezes ou mais que a do Sol, podem se tornar buracos negros. Por causa da tremenda pressão gerada no núcleo de uma estrela massiva, ela queima mais quente e mais rápido do que uma estrela menor. Essas estrelas, quando estão em sua sequência principal, queimam com uma luz azulada e podem ter temperaturas de superfície de 20.000 Kelvin (35.450 graus Fahrenheit). Em comparação, a temperatura da superfície do Sol é de apenas 6.000 Kelvin (10.340 graus Fahrenheit). Por queimar tanto, uma estrela massiva pode ficar sem hidrogênio em uma fração do tempo que leva para uma estrela do tamanho do Sol queimar.

Quando um gigante azul fica sem hidrogênio, seu núcleo começa a entrar em colapso, o que gera pressão suficiente para iniciar a fusão do hélio. Outras reações de fusão ocorrem à medida que o núcleo continua a entrar em colapso e, em um certo ponto, a estrela fica sem material fusível. Em um ponto crítico, o núcleo implode no que é chamado de supernova, que explode a camada externa da estrela no espaço. Se a matéria que sobrou após a supernova tiver uma massa três vezes ou mais a do sol, nada pode impedir a gravidade de colapsar em um ponto com massa infinita. Este ponto é um buraco negro.