Почему газ образует звезду вместо черной дыры?

Когда космический газ сближается, образуется звезда. С другой стороны, когда умирает массивная звезда, она падает на черную дыру.

Можно подумать, что начальная масса газа будет больше, чем у звезды, которая существовала в течение миллиарда лет и потеряла массу в процессе.

Так что же помешало космическому газу сформировать черную дыру?

По сути, это происходит из-за газа, просто сначала образуется звезда.

Масса - не единственный фактор создания черной дыры. Вам также нужно, чтобы эта масса достигла высокой плотности. В процессе этого обычно образуется звезда. Процессы производства энергии внутри звезды создают давление, которое уравновешивает гравитационное притяжение. Это препятствует достижению звездой критической плотности, необходимой для образования черной дыры. Когда в этих процессах производства энергии заканчивается пригодное для использования топливо, звезда в конечном итоге разрушится и создаст черную дыру.

Таким образом, вы не можете просто взять большой объем газа и создать черную дыру. Происходят другие физические процессы.

Проще говоря: потому что газ самодостаточен.

Когда газ (H или He) оказывается под чрезвычайно высоким давлением, которое происходит до образования черной дыры, атомы начинают ядерный синтез, который выделяет много энергии. Этот непрерывный поток энергии - это то, что делает солнце ярким, а также то, что удерживает солнце от падения в себя.

Когда синтез сгорел / слил слишком много одного элемента, другой элемент становится доминирующим элементом для синтеза, что приводит к различным состояниям в течение жизни звезды. И как только у звезды кончается топливо, гравитация побеждает.

Как говорит Роб , для противодействия энергии ядерного синтеза вам понадобится масса больше, чем у «массивной звезды».

$T^{3/2}/\rho^{1/2}$$T$$\rho$

$0.075M_{\odot}$$\sim 3M_{\odot}$

Однако в ранней вселенной то, что вы предлагаете, может на самом деле произойти, и это может быть то, как сверхмассивные черные дыры и квазары существуют всего через несколько сотен миллионов лет после большого взрыва.

$10^4$$10^5$

См. Этот пресс-релиз для альтернативного резюме этой идеи и ссылки на недавние научные статьи по этой теме (например, Agarawal et al. 2015 ; Regan et al. 2017 ).

Не полный ответ, но больше, чем комментарий. Разве мы не можем просто накапливать все больше и больше массы, чтобы преодолеть проблемы, представленные другими ответами? Конечно, в какой-то момент во Вселенной, например, в самом начале, условия были благоприятными для формирования чрезвычайно массивных звезд, так что внутреннее давление могло преодолеть любое внешнее давление от тепла / синтеза. Возможно, тогда черная дыра может образоваться сразу, несмотря на барьеры, предотвращающие полный коллапс. В конце концов, всегда есть барьеры, предотвращающие полный коллапс, будь то радиационное давление, давление вырождения и т. Д. Это просто вопрос преодоления этого с достаточной массой.

$\sim50,000\:M_\odot$$\sim200$$300\:M_\odot$

Когда этот космический газ собирается вместе, образуя звезду, исходный газ, а теперь и звезда, имеют одинаковую массу (неизменную), но размер уменьшается из-за гравитации. Когда звезда превращается в черную дыру, ее масса снова становится такой же, но размер уменьшается из-за гравитации. Это недопустимый способ задать вопрос таким образом:

Так что же помешало космическому газу сформировать черную дыру?

Космический газ в конечном итоге сжимается, превращаясь в черную дыру [если исходная масса достаточно хороша для того, чтобы он существовал как звезда, а затем коллапсирует как черная дыра], то только наблюдатель, берущий отрезок за отрезком всего процесса для наблюдения [зависит от какой раздел наблюдается]. Все просто, если заменить объект по аналогии с этим: нагревание льда. Лед тает, чтобы стать водой, а затем газом. Теперь ОП словно спрашивает: почему при нагревании лед не превращается в газ, а в воду? Звучит логично, но на самом деле это конструкция слов, озадаченная простой аналогией.