ในที่สุดเนบิวลาจะกลายเป็นหลุมดำได้อย่างไร

แรงโน้มถ่วงเป็นแรงที่ทรงพลัง: ทำให้ดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์ และมีส่วนรับผิดชอบต่อการก่อตัวดาวเคราะห์ รวมทั้งดวงอาทิตย์ จากเนบิวลา ไม่เพียงเท่านั้น ยังเป็นพลังที่ทำลายดาวฤกษ์อย่างดวงอาทิตย์ในที่สุดเมื่อไฮโดรเจนหมดในการเผาไหม้ ถ้าดาวดวงหนึ่งมีขนาดใหญ่พอ ซึ่งถูกกำหนดเมื่อมันก่อตัว แรงโน้มถ่วงสามารถทำให้ดาวฤกษ์กลายเป็นหลุมดำได้

เนบิวลาเป็นเมฆฝุ่นและก๊าซที่แผ่ซ่านไปทั่วจักรวาล สสารภายในเนบิวลาที่กำหนดมีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอ และอุณหภูมิต่ำ -- เหนือศูนย์สัมบูรณ์เพียงเล็กน้อย ที่อุณหภูมิเหล่านี้ โมเลกุลของก๊าซจะจับตัวกันเป็นก้อน และกอที่เติบโตในบริเวณที่มีความหนาแน่นของเนบิวลา ซึ่งเรียกว่าเมฆโมเลกุล สามารถเริ่มดึงดูดสสารเข้าหาตัวมันเองได้ เมื่อกอโตขึ้น อุณหภูมิที่แกนกลางของมันจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากแรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วงจะเพิ่มความหนาแน่นและ พลังงานจลน์ของอนุภาคซึ่งชนกันมากขึ้นเรื่อยๆ และมากขึ้นเรื่อยๆ พลังงาน.

ใช้เวลาประมาณ 10 ล้านปีในการก่อตัวดาวฤกษ์จากกลุ่มฝุ่นในอวกาศ เมื่ออุณหภูมิของแกนกลางเพิ่มขึ้น มันจะกลายเป็นดาวฤกษ์โปรโตสตาร์และเปล่งแสงอินฟราเรด แต่เมื่อแกนกลางมีความหนาแน่นและทึบแสงมากขึ้น พลังงานนี้จะถูกดักจับซึ่งเร่งความร้อน เมื่ออุณหภูมิแกนกลางถึง 10 ล้านเคลวิน (18 ล้านองศาฟาเรนไฮต์) การหลอมไฮโดรเจนจะเริ่มต้นขึ้น และความดันภายนอกของปฏิกิริยานั้นจะสร้างสมดุลระหว่างแรงอัดของแรงโน้มถ่วง ดาวฤกษ์เข้าสู่ลำดับหลัก ซึ่งสามารถอยู่ได้ตั้งแต่ 100 ล้านถึงกว่าล้านล้านปี ขึ้นอยู่กับมวลของดาว ในซีเควนซ์หลัก ดาวฤกษ์จะคงรัศมีและอุณหภูมิคงที่

ดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่มากซึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 25 เท่า ก็สามารถกลายเป็นหลุมดำได้ เนื่องจากแรงดันมหาศาลที่เกิดขึ้นที่แกนกลางของดาวมวลมาก มันจึงร้อนขึ้นและเร็วกว่าดาวฤกษ์ที่เล็กกว่า ดาวดังกล่าวเมื่ออยู่ในลำดับหลัก จะเผาไหม้ด้วยแสงสีน้ำเงินและมีอุณหภูมิพื้นผิว 20,000 เคลวิน (35,450 องศาฟาเรนไฮต์) เมื่อเปรียบเทียบแล้ว อุณหภูมิพื้นผิวของดวงอาทิตย์อยู่ที่ประมาณ 6,000 เคลวิน (10,340 องศาฟาเรนไฮต์) เนื่องจากมันร้อนจัด ดาวมวลสูงจึงสามารถหมดไฮโดรเจนได้ในเวลาเพียงเสี้ยวเดียวที่ดาวฤกษ์ขนาดเท่าดวงอาทิตย์จะเผาผลาญ

เมื่อดาวยักษ์สีน้ำเงินหมดไฮโดรเจน แกนของมันก็เริ่มยุบตัว ซึ่งสร้างแรงกดดันมากพอที่จะเริ่มหลอมฮีเลียม ปฏิกิริยาฟิวชันอื่นๆ เกิดขึ้นในขณะที่แกนกลางยังคงยุบตัว และเมื่อถึงจุดหนึ่ง ดาวก็จะหมดวัสดุที่หลอมละลายได้ ณ จุดวิกฤต แกนกลางระเบิดในสิ่งที่เรียกว่าซุปเปอร์โนวา ซึ่งพัดเปลือกนอกของดาวออกสู่อวกาศ หากสสารที่หลงเหลืออยู่หลังจากซุปเปอร์โนวามีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึงสามเท่า ไม่มีอะไรสามารถหยุดแรงโน้มถ่วงจากการยุบตัวเป็นจุดที่มีมวลอนันต์ได้ จุดนี้เป็นหลุมดำ