הרבה דברים מדהימים קורים בחלל, כתוצאה מהם מופיעים כוכבים חדשים, ישנים נעלמים ונוצרים חורים שחורים. אחת התופעות המפוארות והמסתוריות היא קריסת הכבידה שמסיימת את התפתחות הכוכבים.
התפתחות הכוכבים היא מחזור של שינויים שעובר כוכב במהלך קיומו (מיליוני או מיליארדי שנים). כאשר המימן שבו מסתיים והופך להליום, נוצרת ליבת הליום, ועצם החלל עצמו מתחיל להפוך לענק אדום - כוכב ממעמדות ספקטרליים מאוחרים, בעל עוצמת הארה גבוהה. המסה שלהם יכולה להיות פי 70 מהמסה של השמש. ענקים מאוד בהירים נקראים היפרגיאנטים. בנוסף לבהירות גבוהה, הם נבדלים בתקופת קיום קצרה.
מהות התמוטטות
תופעה זו נחשבת לנקודת הסיום של התפתחות כוכבים שמשקלם הוא יותר משלוש מסות שמש (משקל השמש). ערך זה משמש באסטרונומיה ובפיזיקה כדי לקבוע את המשקל של גופי חלל אחרים. קריסה מתרחשת כאשר כוחות כבידה גורמים לגופים קוסמיים ענקיים בעלי מסות גדולות לקרוס במהירות רבה.
יש לכוכבים השוקלים יותר משלוש מסות שמשמספיק חומר לתגובות תרמו-גרעיניות ארוכות טווח. כאשר החומר מסתיים, נפסקת גם התגובה התרמו-גרעינית, והכוכבים מפסיקים להיות יציבים מכנית. זה מוביל לעובדה שהם מתחילים להתכווץ לכיוון המרכז במהירות על-קולית.
כוכבי ניוטרון
כאשר כוכבים מתכווצים, זה גורם להצטברות לחץ פנימי. אם הוא יגדל מספיק כדי לעצור את התכווצות הכבידה, אז יופיע כוכב נויטרונים.
לגוף קוסמי כזה יש מבנה פשוט. כוכב מורכב מליבה, המכוסה בקרום, והוא, בתורו, נוצר מאלקטרונים ומגרעיני אטום. עובי של כקילומטר אחד, הוא דק יחסית בהשוואה לגופים אחרים שנמצאו בחלל.
משקל כוכבי נויטרונים שווה למשקל השמש. ההבדל ביניהם הוא שהרדיוס שלהם קטן - לא יותר מ-20 ק מ. בתוכם, גרעיני אטום מתקשרים זה עם זה, וכך יוצרים חומר גרעיני. הלחץ מצדו אינו מאפשר לכוכב הנייטרונים להתכווץ עוד יותר. לסוג זה של כוכבים מהירות סיבוב גבוהה מאוד. הם מסוגלים לבצע מאות מהפכות בשנייה אחת. תהליך הלידה מתחיל מפיצוץ סופרנובה, המתרחש במהלך קריסת כבידה של כוכב.
Supernovae
התפוצצות סופרנובה היא תופעה של שינוי חד בבהירות של כוכב. ואז הכוכב מתחיל להתפוגג לאט ובהדרגה. בכך מסתיים השלב האחרון של הכבידההִתמוֹטְטוּת. האסון כולו מלווה בשחרור של כמות גדולה של אנרגיה.
יש לציין שתושבי כדור הארץ יכולים לראות את התופעה הזו רק לאחר מעשה. האור מגיע לכוכב שלנו הרבה אחרי שהתרחשה ההתפרצות. זה גרם לקשיים בקביעת טבען של סופרנובות.
קירור כוכב ניוטרון
לאחר סיום ההתכווצות הגרביטציונית שיצרה את כוכב הנייטרונים, הטמפרטורה שלו גבוהה מאוד (גבוהה בהרבה מטמפרטורת השמש). הכוכב מתקרר עקב התקררות הנייטרינו.
בתוך כמה דקות, הטמפרטורה שלהם יכולה לרדת פי 100. במהלך מאה השנים הבאות - עוד 10 פעמים. לאחר ירידה בהירות של כוכב, תהליך ההתקררות שלו מואט באופן משמעותי.
גבול אופנהיימר-וולקוב
מחד גיסא, מחוון זה מציג את המשקל המרבי האפשרי של כוכב נויטרונים, שבו כוח הכבידה מפוצה על ידי גז נויטרונים. זה מונע מהתמוטטות הכבידה להסתיים בחור שחור. מצד שני, הגבול המכונה אופנהיימר-וולקוב הוא גם הגבול התחתון של משקלו של חור שחור שנוצר במהלך התפתחות הכוכבים.
עקב מספר אי דיוקים, קשה לקבוע את הערך המדויק של פרמטר זה. עם זאת, ההנחה היא שהוא בטווח של 2.5 עד 3 מסות שמש. כרגע, מדענים טוענים כי הכוכב הנייטרונים הכבד ביותרהוא J0348+0432. משקלו הוא יותר משתי מסות שמש. משקלו של החור השחור הקל ביותר הוא 5-10 מסות שמש. אסטרופיזיקאים טוענים שהנתונים הללו הם ניסיוניים ונוגעים רק לכוכבי נויטרונים וחורים שחורים ידועים כיום ומציעים אפשרות לקיומם של מסיביים יותר.
חורים שחורים
חור שחור הוא אחת התופעות המדהימות ביותר שניתן למצוא בחלל. זהו אזור של מרחב-זמן שבו משיכה הכבידה אינה מאפשרת לאף אובייקט לברוח ממנו. אפילו גופים שיכולים לנוע במהירות האור (כולל כמות האור עצמה) אינם מסוגלים לעזוב אותו. עד 1967, חורים שחורים נקראו "כוכבים קפואים", "מתמוטטים" ו"כוכבים ממוטטים".
לחור שחור יש הפוך. זה נקרא חור לבן. כידוע, אי אפשר לצאת מחור שחור. לגבי הלבנים, אי אפשר לחדור אליהם.
בנוסף להתמוטטות הכבידה, הקריסה במרכז הגלקסיה או העין הפרוטוגלקטית יכולה להיות הסיבה להיווצרות חור שחור. יש גם תיאוריה שחורים שחורים הופיעו כתוצאה מהמפץ הגדול, כמו כוכב הלכת שלנו. מדענים מכנים אותם ראשוניים.
יש חור שחור אחד בגלקסיה שלנו, שלפי אסטרופיזיקאים נוצר עקב קריסת כבידה של עצמים סופר-מסיביים. מדענים טוענים שחורים כאלה מהווים את הליבה של גלקסיות רבות.
אסטרונומים בארצות הברית מציעים כי גודלם של חורים שחורים גדולים עשוי להיות מוזל באופן משמעותי. ההנחות שלהם מבוססות על העובדה שכדי שהכוכבים יגיעו למהירות שבה הם נעים בגלקסיית M87, הממוקמת 50 מיליון שנות אור מכוכב הלכת שלנו, המסה של החור השחור במרכז הגלקסיה M87 חייבת להיות לפחות 6.5 מיליארד מסות שמש. נכון לעכשיו, מקובל בדרך כלל שמשקלו של החור השחור הגדול ביותר הוא 3 מיליארד מסות שמש, כלומר יותר ממחצית.
סינתזה של חור שחור
יש תיאוריה שעצמים אלה יכולים להופיע כתוצאה מתגובות גרעיניות. מדענים נתנו להם את השם מתנות שחורות קוונטיות. הקוטר המינימלי שלהם הוא 10-18 m, והמסה הקטנה ביותר היא 10-5 g.
מאיץ ההדרונים הגדול נבנה כדי לסנתז חורים שחורים מיקרוסקופיים. ההנחה הייתה שבעזרתו ניתן יהיה לא רק לסנתז חור שחור, אלא גם לדמות את המפץ הגדול, שיאפשר לשחזר את תהליך היווצרותם של עצמים רבים בחלל, כולל כדור הארץ. עם זאת, הניסוי נכשל מכיוון שלא הייתה מספיק אנרגיה ליצור חורים שחורים.
