¿Por qué el gas forma una estrella en lugar de un agujero negro?

Cuando un gas espacial se junta, se forma una estrella. Por otro lado, cuando una estrella masiva muere, se derrumba en un agujero negro.

Se podría pensar que la masa inicial del gas sería más grande que la estrella que había existido durante mil millones de años y perdió masa en el proceso.

Entonces, ¿qué evitó que el gas espacial formara un agujero negro en primer lugar?

Esencialmente, el gas sí, solo pasa a formar una estrella primero.

La masa no es el único factor para crear un agujero negro. También necesita que esta masa alcance una alta densidad. En el proceso de hacer esto, generalmente se forma una estrella. Los procesos de producción de energía en el interior de la estrella producen una presión que equilibra la atracción gravitacional. Esto evita que una estrella alcance una densidad crítica necesaria para la formación de agujeros negros. A medida que estos procesos de producción de energía se queden sin combustible utilizable, la estrella finalmente colapsará sobre sí misma creando un agujero negro.

Por lo tanto, no puede simplemente tomar un gran volumen de gas y crear un agujero negro. Se producen otros procesos físicos.

En términos simples: porque el gas se separa por sí mismo.

Cuando el gas (H o He) se somete a una presión extremadamente alta, lo que sucede antes de que se forme un agujero negro, los átomos comienzan la fusión nuclear, que libera mucha energía. Esa corriente continua de energía es lo que hace que el sol brille y también es lo que evita que el sol se derrumbe sobre sí mismo.

Cuando la fusión se quema / fusiona demasiado de un elemento, otro elemento se convierte en el elemento dominante para la fusión, lo que conduce a diferentes estados durante la vida de una estrella. Y una vez que la estrella se queda sin combustible, la gravedad gana.

Como dice Rob , necesitarías mucha más masa que la de una "estrella masiva" para contrarrestar la energía de fusión nuclear.

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

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

Sin embargo, en el universo primitivo , lo que sugieres podría suceder y esto podría ser cómo los agujeros negros y los cuásares supermasivos existen solo unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang.

$10^4$$10^5$

Consulte este comunicado de prensa para obtener un resumen alternativo de esta idea y enlaces a artículos académicos recientes sobre el tema (por ejemplo, Agarawal et al. 2015 ; Regan et al. 2017 ).

No es una respuesta completa, sino más que un comentario. ¿No podemos acumular más y más masa para superar los problemas que presentaron las otras respuestas? Seguramente en algún punto del Universo, por ejemplo, al principio, las condiciones eran favorables para formar estrellas extremadamente masivas de modo que la presión interna pudiera superar cualquier presión externa del calor / fusión. Posiblemente entonces se pueda formar un agujero negro de inmediato, a pesar de las barreras que impiden el colapso total. Después de todo, siempre hay barreras que evitan el colapso total, ya sea presión de radiación, presión de degeneración, etc. Es solo cuestión de superarlo con suficiente masa.

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

Cuando ese gas espacial se junta para formar una estrella, el gas original y ahora una estrella su masa es la misma (sin cambios), pero el tamaño se reduce debido a la gravedad. Cuando la estrella se derrumba para convertirse en un agujero negro, nuevamente su masa es igual pero de tamaño reducido, debido a la gravedad. No es una forma válida de preguntar de esta manera:

Entonces, ¿qué evitó que el gas espacial formara un agujero negro en primer lugar?

El gas espacial eventualmente se contrae para convertirse en un agujero negro [si la masa inicial es lo suficientemente buena como para existir como una estrella y luego colapsó como un agujero negro], solo el observador que toma sección por sección de todo el proceso para observar [depende de qué sección se observa]. Es simple, cuando se reemplaza el objeto por analogía con esto: calentar el hielo. El hielo se derrite para convertirse en agua, luego en gas. Ahora el OP es como preguntar: ¿por qué el hielo no se convierte en gas cuando se calienta sino en agua? Suena lógico pero, de hecho, es la construcción de las palabras desconcertando una analogía simple.