ดาวมวลสูงขนาดไหนที่จบลงด้วยการเป็น?

ตอบ:

ดาวมวลสูงพอประมาณ 20 เท่าของมวลดวงอาทิตย์หรือมากกว่านั้นในช่วงชีวิตของมันจะกลายเป็น หลุมดำ (http://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole)

คำอธิบาย:

สำหรับดาวส่วนใหญ่ในที่สุดรวมถึงดวงอาทิตย์ของเราเองการยุบตัวของแรงโน้มถ่วงสุดท้ายของแกนกลางดาวฤกษ์ที่ตายแล้วก็สร้างวัตถุที่มีความหนาแน่นสูงเรียกว่า ดาวแคระขาว - ประมาณหนึ่งล้านเท่าหนาแน่นเหมือนน้ำมวลมหาศาลเท่ากับซินห้อย แต่ไม่ใหญ่กว่าโลก

ในระดับความหนาแน่นนี้อิเล็กตรอนจะถูกกองกำลังเข้าสู่สถานะพลังงานที่สูงขึ้นและสูงขึ้นเนื่องจากความหนาแน่นรวมกับหลักการกีดกันของ Pauli ซึ่งทำให้อิเล็กตรอนไม่สามารถสะสมในจำนวนที่ จำกัด ของสถานะพลังงานต่ำ พลังงานที่เพิ่มเข้ามาทำงานกับแรงโน้มถ่วงเพื่อให้ดาวแคระขาวเข้าสู่สมดุลปรากฏการณ์ที่เรียกว่า ความดันลดลงของอิเล็กตรอน.

แต่มันก็ไม่ผิดพลาด ดังที่ Subrahmanyan Chandrasekhar (http://www.britannica.com/biography/Subrahmanyan-Chandrasekhar) ค้นพบว่าหากแกนของดาวฤกษ์มีมวลประมาณ 1.4 เท่ามวลดวงอาทิตย์หรือมากกว่าแรงดึงดูดของอิเล็กตรอนจะลดลง การยุบตัวยังคงดำเนินต่อไปจนกระทั่งอิเล็กตรอนและโปรตอนในสสารถูกบังคับให้รวมกันเป็นก้อนนิวตรอนขนาดใหญ่

นิวตรอนจะสร้างแรงดันความเสื่อมของตัวเองขึ้นมา ดาวนิวตรอนวัตถุที่มีความหนาแน่นอาจเป็นหลายร้อยล้านล้านครั้ง (จำนวนสหรัฐอเมริกา) หนาแน่นเท่าน้ำ - ลองจินตนาการถึงมวลดวงอาทิตย์สองดวงที่ถูกบีบลงในปริมาตรที่เราอาจเห็นในภูเขาขนาดใหญ่บนโลก

แต่แรงดันความเสื่อมของนิวตรอนล้มเหลวเช่นกันเมื่อแกนกลางมีมวลประมาณสามเท่าของดวงอาทิตย์ขึ้นไปซึ่งเราสามารถได้รับจากดาวฤกษ์ที่มีมวลดวงอาทิตย์ประมาณ 20 ดวง ตอนนี้การพังทลายไปตลอดทางจนกว่าจะไม่มีสิ่งใดสามารถหลบหนีจากแรงโน้มถ่วงอันทรงพลังทั้งหมด หลุมดำ.

และเรารู้ว่าพวกเขาอยู่ที่นั่น นอกจากหลักฐานทางอ้อมในวัตถุเช่น Cygnus X-1 (http://en.wikipedia.org/wiki/Cygnus_X-1) เมื่อเร็ว ๆ นี้เราได้พบหลักฐานโดยตรงจาก การตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง (http://www.ligo.caltech.edu/news/ligo20160211)