Warum ist der Stern, der das Schwarze Loch erschaffen hat, kein Schwarzes Loch?

Wenn die Masse eines Schwarzen Lochs so viel Gravitation erzeugt, dass Licht nicht entweichen kann, warum fängt die Masse des Sterns, der das Schwarze Loch geschaffen hat (bevor es zur Supernova wurde), nicht auch Licht ein?

Nach allen Angaben sollte dieser Stern vor der Supernova Schiffsladungen mehr Masse haben als das Schwarze Loch nach der Supernova, richtig? Verliert der Stern nicht den größten Teil seiner Masse, wenn er zur Supernova wird?

Antworten (6)

Sie haben Recht, wenn Sie sagen, dass ein Stern in einer Supernova viel von seiner Masse verliert. Es gibt jedoch einen Grund, warum der Stern immer noch zu einem Schwarzen Loch wird. Ich nehme an, die Frage hier lautet eigentlich: "Warum wird ein Stern nicht zu einem Schwarzen Loch, bevor er überhaupt eine Supernova durchmacht?"

Es gibt einen Grund für eine Supernova (ich nehme an, Sie sprechen von Typ-II-Supernovae, die von unglaublich massereichen Sternen herrühren). Sterne unterliegen einer Kernfusion, und dies führt zu einem "thermischen Druck", der der Schwerkraft entgegenwirkt. Ohne diesen Druck würde die Schwerkraft tatsächlich einen ausreichend großen Stern in sich zusammenfallen lassen. Gravitationskollaps tritt auf, wenn nicht genügend Druck vorhanden ist, um der Schwerkraft entgegenzuwirken; Das Ergebnis ist eine spektakuläre Supernova. Sterne werden also erst dann zu Schwarzen Löchern (oder anderen kompakten Objekten wie Neutronensternen), wenn sie aufgrund ihrer eigenen Masse nicht genug Energie erzeugen können, um der Schwerkraft entgegenzuwirken.

Was den ersten Teil Ihrer Frage betrifft (Entschuldigung für die umgekehrte Antwort), kann Licht im Bereich eines Schwarzen Lochs nicht entkommen, wenn es sich innerhalb seines Ereignishorizonts oder auf einer Flugbahn darauf befindet. Der Radius des Ereignishorizonts für ein nicht rotierendes Schwarzes Loch ist sein Schwarzschild-Radius, der proportional zur Masse des Schwarzen Lochs ist. Der Grund, warum dies bei Sternen nicht anwendbar ist, liegt darin, dass der Schwarzschild-Radius in Sternen tief in seinem Inneren liegt und es kein Gravitationsfeld gibt, das stark genug ist, um einen Ereignishorizont zu erzeugen, um Licht in seiner Nähe einzufangen.

Wärmedruckreferenz: https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_collapse

Ich hoffe das hilft.

Warum sollte das Gravitationsfeld bei einem Schwarzen Loch anders sein als bei einem massereichen Stern? Wenn der Stern mehr Masse hat als das Schwarze Loch, sollte das Feld dann nicht stärker sein? Oder gibt es einen Aspekt der Dichte, der auch die Schwerkraft beeinflusst?
Du hast recht; Ich meinte, dass es Kräfte gibt, die dem Gravitationskollaps entgegenwirken, und die Nettokraft reicht nicht aus, um ein Schwarzes Loch zu erzeugen.
@Scottie Die Stärke der Schwerkraft hängt vom Abstand zum Massenmittelpunkt ab. Wenn Sie sich innerhalb des Sterns befinden, spüren Sie die Schwerkraft nur von Material, das näher am Zentrum liegt als Sie. Schwarze Löcher usw. sind viel kompakter als ein Hauptreihenstern, sodass Sie dem Zentrum viel näher kommen können, bevor Sie sich im Inneren befinden, und so eine stärkere Schwerkraft erfahren können.
Ich denke, der Kommentar von @zibadawatimmy ist das, was das OP tatsächlich fragt.
Ein gültiger Punkt. @Scottie - Hast du tatsächlich nach dem gefragt, was Zibadawatimmy erwähnt hat?
Ja, meine Frage war nicht so sehr, warum ein Stern in ein Schwarzes Loch kollabiert. Ich verstehe, wie die Prozesse des äußeren Drucks im Gleichgewicht mit der Schwerkraft sind. Meine Frage war eher, warum ein Stern, der MEHR Masse als das Schwarze Loch hat, nicht auch Licht einfängt. Es scheint mir, dass mehr Masse = mehr Schwerkraft = Licht einfängt.
@Scottie Ich habe versucht, das anzusprechen, indem ich sagte, dass Licht nicht aus dem Ereignishorizont entkommen kann; Der Ereignishorizont ist jedoch viel kleiner als der Vorläuferstern.
Rechts. Es wurde gut geantwortet. Ich habe nur meine Frage präzisiert, da Sie gefragt haben. Danke für die Antwort!
Ich wollte nur wissen, ob Sie eine andere Antwort von Zibadawatimmy wollten, weil ich dachte, es wäre interessant, wenn er es aus einer anderen Perspektive angehen würde. Gern geschehen!
„Meine Frage war eher, warum ein Stern, der MEHR Masse als das Schwarze Loch hat, nicht auch Licht einfängt.“ Könnte nicht einfacher sein: „Schwarzloch-Ness hängt von der Dichte ab, nicht von der Masse“.

Schwarze Löcher entstehen, weil der Kern des Sterns sehr dicht wird , nicht nur, weil der Stern massiv ist. Vor der Entstehung des Schwarzen Lochs ist der Kern in der Lage, genügend Druck nach außen zu erzeugen, um zu verhindern, dass der Kern durch die Schwerkraft auf die Dichte kollabiert, die erforderlich ist, um ein Schwarzes Loch zu erzeugen.

Eine Supernova könnte tatsächlich für die Entstehung eines stellaren Schwarzen Lochs notwendig sein.

Am Ende ihres Lebens bestehen die Kerne massereicher Sterne hauptsächlich aus Eisenspitzenkernen, aus denen Sie keine weitere Fusionsenergie extrahieren können. Um ihr Gewicht zu tragen, verlassen sich diese Sterne auf den Druck der Elektronenentartung – den Druck, der durch das Pauli-Ausschlussprinzip verursacht wird, das es nicht mehr als einem Elektron erlaubt, denselben Quantenzustand zu teilen.

Im Prinzip könnte ein Stern bei seiner allmählichen Abkühlung ewig vom Entartungsdruck getragen werden – das ist das Schicksal der meisten Weißen Zwerge.

Dafür ist der Kern eines massereichen Sterns jedoch einfach zu groß. Die Dichte nimmt zu, bis sich alle Elektronen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegen, und das ist so hoch, wie der Entartungsdruck werden kann. Wenn der Kern die Chandrasekhar-Masse überschreitet, kollabiert er und dabei kollabiert der Rest des Sterns mit ihm (etwas langsamer).

Der Kollaps wird durch die Entfernung von Elektronen durch Elektroneneinfang in Kerne ausgelöst, um Neutronen zu bilden. Irgendwann werden genug Neutronen produziert, damit der Neutronentartungsdruck den Kollaps stoppen oder zumindest verlangsamen kann. Dies und die Freisetzung von viel potenzieller Gravitationsenergie sind letztendlich die Kraft einer Supernova-Explosion. Aber wenn der Kollaps nicht aufgehalten wird, wird nicht einmal der Neutronentartungsdruck den Stern stützen und der Kollaps zu einem Schwarzen Loch wird unvermeidlich. Der Status eines Schwarzen Lochs wird erreicht, sobald ein Teil seiner Masse innerhalb seines Schwarzschild-Radius komprimiert wird r s = 2 G M / c 2 . dh sobald seine Dichte erreicht

ρ > 3 M 4 π r s 3
dh wenn eine zentrale Masse M hat eine Dichte, die übersteigt
ρ > 3 32 π c 6 G 3 M 2 = 1.8 × 10 19 ( M M ⊙ ) − 2   k g / m 3
Dies ist eine ungefähre Zahl und geht von Kugelsymmetrie aus und vernachlässigt jede detaillierte GR-Behandlung, ist aber mehr oder weniger korrekt - ein paar Mal höher als typische Neutronensterndichten.

Mit anderen Worten, es ist die Dichte des Materials, die maßgeblich darüber entscheidet, ob etwas zu einem Schwarzen Loch wird. Die Masse ist nur ein indirekter Parameter.

Der Stern, bevor er sich in ein Schwarzes Loch verwandelt, hat einen sogenannten Strahlungsdruck, dh die Verschmelzung von Elementen, die nukleare Explosionen erzeugt. Dieser nach außen gerichtete Strahlungsdruck gleicht die nach innen gerichtete Schwerkraft aus, aber wenn dem Stern schließlich der Treibstoff ausgeht, hört dieser Strahlungsdruck auf. Somit ist die einzige verbleibende Kraft die Schwerkraft. Die Schwerkraft zieht dann die Überreste des Sterns nach der Supernova nach innen in einen tiefen, dichten Kern, der dann das Schwarze Loch bildet.

Ob ein Objekt ein Schwarzes Loch ist, wird nicht nur durch seine Masse bestimmt. Es wird dadurch bestimmt, ob sich diese Masse vollständig innerhalb ihres Schwarzschild-Radius befindet .

Im Prinzip kann jedes Objekt ein Schwarzes Loch sein, wenn seine gesamte Masse auf ein ausreichend kleines Volumen konzentriert ist.

Zum Beispiel beträgt der Schwarzschild-Radius der Sonne etwa 3,0 km – aber ihr tatsächlicher Radius beträgt etwa 700.000 km. Es könnte nur zu einem Schwarzen Loch werden, wenn es auf einen Radius von 3,0 km komprimiert würde.

Eine viel einfachere Möglichkeit, darüber nachzudenken, besteht darin, Wolken am Himmel zu betrachten. Sie enthalten Hunderte bis Tausende Gallonen Wassermoleküle, aber sie sind sehr verteilt. Dasselbe wie eine Wasserstoffwolke, bevor sie einen Stern erzeugt. Wenn Sie Moleküle auf engerem Raum verdichten, erhalten Sie ein stärkeres Gravitationsfeld in der Nähe des Objekts. Die Menge an Molekülen in einem bestimmten Raum bestimmt die "Stärke" des Gravitationsfeldes. Wenn ein Stern explodiert, verliert er zwar Masse, aber was übrig bleibt, wird auf einen unendlich kleinen Raum komprimiert, um ein stärkeres Gravitationsfeld zu erzeugen. Ein Swarzchild-Radius wird berechnet, indem man die vorhandene Masse eines Sterns verwendet und sieht, wie viel Platz wir brauchen, um diese Menge an Masse zu stopfen, um die Lichtgeschwindigkeit zu überwinden, aber er berücksichtigt nicht, wie viel Masse nach einer Supernova-Explosion übrig bleibt. Und was "

Warum ist der Stern, der das Schwarze Loch erschaffen hat, kein Schwarzes Loch?
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