Гравитация - мощная сила: она заставляет планеты вращаться по их орбитам вокруг Солнца, и она даже была ответственна за формирование планет, а также Солнца из туманностей. Мало того, это сила, которая в конечном итоге разрушает звезды, подобные Солнцу, когда у них заканчивается водород, который нужно сжечь. Если звезда достаточно велика - что определяется при ее образовании - гравитация может превратить ее в черную дыру.
Клочья пыли
Туманности - это облака пыли и газа, которые пронизывают вселенную. Материя внутри данной туманности распределена неравномерно, а температура невысока - чуть выше абсолютного нуля. При этих температурах молекулы газа связываются вместе, образуя сгустки, и сгусток, растущий в плотной области туманности, называемой молекулярным облаком, может начать притягивать к себе материю. По мере роста сгустка температура в его ядре увеличивается, потому что гравитационное притяжение увеличивает плотность и кинетическая энергия частиц, которые сталкиваются друг с другом все чаще и чаще, и все больше и больше энергия.
Звезды основной последовательности
Чтобы звезда образовалась из сгустка межгалактической пыли, требуется около 10 миллионов лет. Когда температура ядра увеличивается, оно становится протозвездой и излучает инфракрасный свет, но по мере того, как ядро становится более плотным и непрозрачным, эта энергия улавливается, что ускоряет нагрев. Когда внутренняя температура достигает 10 миллионов Кельвинов (18 миллионов градусов по Фаренгейту), начинается синтез водорода, и внешнее давление этой реакции уравновешивает сжимающую силу гравитации. Звезда входит в свою главную последовательность, которая может длиться от 100 миллионов до более триллиона лет, в зависимости от массы звезды. Во время своей главной последовательности звезда поддерживает фиксированный радиус и температуру.
Голубые гигантские звезды
Очень большие звезды, у которых масса в 25 и более раз больше массы Солнца, могут стать черными дырами. Из-за огромного давления, создаваемого в ядре массивной звезды, она горит горячее и быстрее, чем звезда меньшего размера. Такие звезды, когда они находятся в своей главной последовательности, горят голубоватым светом и могут иметь температуру поверхности 20 000 Кельвинов (35 450 градусов по Фаренгейту). Для сравнения, температура поверхности Солнца составляет всего около 6000 Кельвинов (10340 градусов по Фаренгейту). Из-за того, что массивная звезда горит очень горячо, у массивной звезды может закончиться водород за долю времени, необходимого для того, чтобы сгореть звезда размером с Солнце.
Формирование черной дыры
Когда у голубого гиганта заканчивается водород, его ядро начинает разрушаться, что создает давление, достаточное для начала синтеза гелия. Другие реакции синтеза происходят по мере того, как ядро продолжает схлопываться, и в определенный момент у звезды заканчивается плавкий материал. В критической точке ядро взрывается в так называемую сверхновую, которая разносит внешнюю оболочку звезды в космос. Если вещество, оставшееся после сверхновой, имеет массу, в три или более раз превышающую массу Солнца, ничто не может остановить гравитацию от коллапса в точку с бесконечной массой. Эта точка - черная дыра.