Ученые объяснили, почему наше Солнце не станет черной дырой

Примерно через 5 миллиардов лет наше Солнце достигнет конца своей жизни, связанной с сжиганием ядерного топлива, и больше не сможет поддерживать себя, преодолевая собственную гравитацию. Внешние слои нашей звезды будут распространяться (возможно, разрушая при этом Землю), в то время как ядро коллапсирует в невероятно плотное состояние, оставляя после себя звездный остаток.

Если гравитационный коллапс звездного ядра завершится, звездный остаток превратится в черную дыру, область пространства и времени с настолько сильным гравитационным влиянием, что даже свет не сможет вырваться из ее тисков.

Итак, станет ли Солнце черной дырой, когда умрет? Ученые говорят, что нет, у нашего Солнца просто нет того, что нужно, чтобы стать черной дырой.

«Это очень просто: Солнце недостаточно тяжелое, чтобы стать черной дырой», — рассказал профессор Ксавье Калмет из Университета Сассекса в Великобритании.

По словам Калмета, на то, сможет ли звезда стать черной дырой, влияют несколько условий, в том числе ее состав, вращение и процессы, управляющие ее эволюцией, но главным требованием является правильное количество массы.

«Звезды с начальной массой, превышающей массу нашего Солнца более чем в 20–25 раз, могут подвергнуться гравитационному коллапсу, необходимому для образования черных дыр», — сказал Калмет.

Этот порог, известный как предел Толмена-Оппенгеймера-Волкова, был впервые рассчитан Джулиусом Робертом Оппенгеймером и его коллегами. В настоящее время ученые полагают, что умирающая звезда должна оставить после себя звездное ядро, масса которого примерно в два-три раза превышает массу Солнца, чтобы образовалась черная дыра. Итак, теоретически, если бы Солнце было вдвое больше нынешней массы, у него был бы шанс стать черной дырой, верно?

Когда звезда исчерпывает ядерное топливо в своем ядре, ядерный синтез водорода в гелий все еще происходит во внешних слоях. Итак, когда ядро коллапсирует, внешние слои звезды расширяются, и она входит в так называемую фазу красного гиганта.

Когда Солнце станет красным гигантом примерно через 6 миллиардов лет — через миллиард лет после того, как в его ядре закончится водород — оно расширится до орбиты Марса, поглотив внутренние планеты, возможно, включая Землю. Внешние слои красного гиганта со временем остынут и растекутся, образуя планетарную туманность вокруг тлеющего ядра Солнца.

Массивные звезды, создающие черные дыры, проходят через несколько таких периодов коллапса и расширения, каждый раз теряя все больше массы. Это потому, что при высоких давлениях и температурах таких тяжеловесов звезды могут синтезировать более тяжелые элементы. Это продолжается до тех пор, пока ядро звезды не будет состоять из железа, самого тяжелого элемента, который может создать звезда, и звезда не взорвется сверхновой, потеряв еще больше массы.

По данным НАСА, типичные черные дыры звездной массы (наименьшая разновидность, наблюдаемая астрономами) в три-десять раз тяжелее Солнца, но могут достигать массы в 100 раз больше Солнца. Огромная черная дыра звездной массы зарождается не таким образом; она становится тяжелее, питаясь близлежащим газом и пылью и даже телами своей звезды-компаньона, если она когда-то принадлежала двойной системе.

Однако солнце никогда не дойдет до стадии плавления железа. Вместо этого Солнце станет белым карликом, плотной звездой размером с Землю, сказал Калмет. Итак, Земля никогда не узнает острых ощущений и ужаса от поглощения черной дырой… если, конечно, вся Вселенная уже не находится внутри нее.