Por que o gás forma uma estrela em vez de um buraco negro?

Quando um gás espacial é puxado, uma estrela é formada. Por outro lado, quando uma estrela massiva morre, ela cai em um buraco negro.

Você pensaria que a massa inicial do gás seria maior que a estrela que existia há bilhões de anos e perdia massa no processo.

Então, o que impediu o gás espacial de formar um buraco negro?

Essencialmente o gás, apenas acontece formar uma estrela primeiro.

A massa não é o único fator na criação de um buraco negro. Você também precisa que essa massa atinja uma alta densidade. No processo de fazer isso, uma estrela geralmente se forma. Os processos de produção de energia no interior da estrela produzem uma pressão que equilibra a atração da gravitação. Isso evita que uma estrela atinja uma densidade crítica necessária para a formação de buracos negros. À medida que esses processos de produção de energia ficarem sem combustível utilizável, a estrela acabará entrando em colapso, criando um buraco negro.

Então você não pode simplesmente pegar um grande volume de gás e criar um buraco negro. Outros processos físicos ocorrem.

Em termos simples: porque o gás se fragmenta.

Quando o gás (H ou He) é colocado sob pressão extremamente alta, o que acontece antes da formação de um buraco negro, os átomos iniciam a fusão nuclear, que libera muita energia. Esse fluxo contínuo de energia é o que faz o sol brilhar e também é o que impede o sol de entrar em colapso.

Quando a fusão queimou / fundiu muito de um elemento, outro elemento se torna o elemento dominante da fusão, o que leva a diferentes estados durante a vida de uma estrela. E uma vez que a estrela fica sem combustível, a gravidade vence.

Como diz Rob , você precisaria de muito mais massa do que a de uma "estrela massiva" para neutralizar a energia da fusão nuclear.

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

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

No entanto, no universo primitivo , o que você sugere pode realmente acontecer e pode ser assim que os buracos negros e quasares supermassivos existem apenas algumas centenas de milhões de anos após o big bang.

$10^4$$10^5$

Veja este comunicado de imprensa para um resumo alternativo dessa idéia e links para trabalhos acadêmicos recentes sobre o tema (por exemplo, Agarawal et al. 2015 ; Regan et al. 2017 ).

Não é uma resposta completa, mas mais que um comentário. Não podemos simplesmente acumular cada vez mais massa para superar os problemas apresentados pelas outras respostas? Certamente, em algum momento do Universo, por exemplo, no início, as condições eram favoráveis ​​para formar estrelas extremamente massivas, de modo que a pressão interna pudesse superar qualquer pressão externa do calor / fusão. Possivelmente um buraco negro pode se formar imediatamente, apesar das barreiras que impedem o colapso total. Afinal, sempre existem barreiras que impedem o colapso total, sejam elas pressão de radiação, pressão de degeneração, etc. É apenas uma questão de superá-lo com massa suficiente.

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

Quando esse gás espacial é reunido para formar uma estrela, o gás original e agora uma estrela, sua massa é a mesma (inalterada), mas o tamanho é reduzido devido à gravidade. Quando a estrela entra em colapso para ser um buraco negro, novamente sua massa é a mesma, mas o tamanho diminui devido à gravidade. Não é uma maneira válida de perguntar desta maneira:

Então, o que impediu o gás espacial de formar um buraco negro?

O gás espacial acaba encolhendo para se tornar um buraco negro [se a massa inicial for boa o suficiente para que exista como uma estrela e depois desmoronasse como um buraco negro], apenas o observador tomando seção por seção de todo o processo para observar [depende de qual seção é observada]. É simples, quando substituir o objeto por analogia a isso: aquecer o gelo. O gelo derrete para se tornar água e depois gás. Agora, o OP é como perguntar: por que o gelo não se transforma em gás quando aquecido, mas em água? Parece lógico, mas, na verdade, é o construto das palavras mistificado uma analogia simples.