Ändert sich die Masse eines Sterns, wenn er in ein Schwarzes Loch kollabiert?

Während einer Supernova sprengt ein Stern seine äußeren Schichten weg; dies reduziert die Masse des Sterns tatsächlich erheblich.

Jeder Stern oder Planet hat eine Fluchtgeschwindigkeit – die langsamste muss sich ein Objekt bewegen, damit es dem Gravitationsfeld des Sterns/Planeten entkommt. Für die Erde sind das 11,2 km/s. (Beachten Sie, dass dieser Wert keine atmosphärischen Effekte berücksichtigt.) Für ein Schwarzes Loch ist die Fluchtgeschwindigkeit am Ereignishorizont (in gewisser Weise der „Rand“ des Schwarzen Lochs) jedoch die Lichtgeschwindigkeit,$c = 300,000 \text{ km/s}$. Damit irgendetwas innerhalb des Ereignishorizonts dem Sog eines Schwarzen Lochs entkommen kann, muss es die Lichtgeschwindigkeit überschreiten, eine physikalische Unmöglichkeit. Es gibt einen bestimmten masseabhängigen Radius – den Schwarzschild-Radius – auf den ein Objekt schrumpfen muss, um ein Schwarzes Loch zu werden.

Das von Ihnen erwähnte Newtonsche Gesetz der universellen Gravitation gilt nicht in seiner Standardform für Licht. Vielmehr müssen Sie Einsteins allgemeine Relativitätstheorie verwenden, die Gravitationskräfte in einem ganz anderen Licht betrachtet als Newton. Allerdings kann hier intuitiv das Newtonsche Gravitationsgesetz gelten: Wenn ein Stern kollabiert,$m$nimmt ab. Jedoch,$r$wird viel kleiner, so dass der Nettoeffekt dieser Änderungen die Schaffung einer stärkeren Gravitationskraft auf der Oberfläche des verbleibenden Objekts ist.

Die Formel$F=G \frac{m_1 \cdot m_2}{r^2}$gilt nur für Punktmassen. Es kann jedoch auf nicht punktförmige Massen angewendet werden, wenn es kugelsymmetrisch ist. Geben Sie das Shell-Theorem ein :

1. Ein kugelsymmetrischer Körper wirkt gravitativ auf externe Objekte, als ob seine gesamte Masse an einem Punkt in seinem Zentrum konzentriert wäre.

Wenn also ein kugelsymmetrischer massiver Stern ein Objekt an seiner Oberfläche anzieht, ist es so, als würde er dieses Objekt tatsächlich aus einer Entfernung anziehen, die seinem Radius entspricht.

2. Wenn der Körper eine kugelsymmetrische Hülle ist (dh eine hohle Kugel), übt die Hülle keine Netto-Schwerkraft auf irgendein Objekt darin aus, unabhängig von der Position des Objekts innerhalb der Hülle.

Wenn Sie also etwas in die Nähe des Zentrums dieses Sterns stellen, kann es immer noch entkommen, weil es nur aufgrund der Masse darunter Kraft erfährt.

Aber wenn dieser Stern auf ein kleineres Volumen kollabiert, nimmt die Kraft aufgrund der gesamten Masse auf der Oberfläche zu (weil sie umgekehrt proportional zu ist$r$), was die Flucht erschwert (erforderliche Fluchtgeschwindigkeit erhöht sich). Wenn dieser Radius auf den Schwarzschild-Radius verringert wird , wird die Fluchtgeschwindigkeit größer$c$.

Über diese Frage habe ich auch nachgedacht. Weder Materie noch Energie können erschaffen oder zerstört werden, sondern nur von einer Form in die andere umgewandelt werden. Der Verbrauch von Sternenmaterial durch eine Singularität würde dieses Sternenmaterial in Sternenenergie umwandeln, aber da es keine andere Möglichkeit gibt, diese Energie auszudrücken, scheint es keine andere Wahl zu geben, als dass die Natur diese Materie mit 100% Effizienz in Gravitationsenergie umwandelt. Wenn ich das in meinem Kopf modelliere, kann ich mir einen Neutronenstern vorstellen, der mit einem Objekt kollidiert, das die Waage kippt, das Stroh, das die Kamele zurückbricht, und die Neutronen ihre Integrität aufgeben und das Ganze in eine Singularität fällt, und so passiert, schiebt sich eine gewaltige Gravitationswelle, ein Gravitationstsunami, ins Universum und hinterlässt ein Objekt, das mehr Masse hat als vor seinem Zusammenbruch. Genau wie viel mehr übersteigt meine mathematischen Fähigkeiten.