Ликбез RnD.CNews: станет ли Солнце после смерти черной дырой

Примерно через 5 миллиардов лет Солнце достигнет конца своей жизни, связанной с сжиганием ядерного топлива, и больше не сможет поддерживать себя, преодолевая собственную гравитацию. Внешние слои этой звезды будут распространяться, возможно, даже разрушая при этом Землю, в то время как ядро ​​коллапсирует в очень плотное состояние и оставит 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».

Но станет ли Солнце черной дырой, когда умрет? Если кратко, то нет, ведь у Солнца просто нет того, что нужно, чтобы стать черной дырой.

В частности, оно недостаточно тяжелое. На то, сможет ли звезда стать черной дырой, влияют несколько факторов, в том числе ее состав, вращение и процессы, управляющие ее эволюцией, но главным требованием является подходящая масса.

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

Этот порог, известный как предел Толмана-Оппенгеймера-Волкова (или предел ТОВ), был впервые рассчитан Дж. Робертом Оппенгеймером и его коллегами. 

В настоящее время ученые полагают, что умирающая звезда должна оставить после себя звездное ядро, масса которого примерно в 2-3 раза превышает массу Солнца, чтобы образовалась черная дыра. 

Получается, если бы Солнце было вдвое тяжелее, у него был бы шанс стать черной дырой? На самом деле все гораздо сложнее. Когда звезда исчерпывает ядерное топливо в своем ядре , ядерный синтез водорода в гелий все еще происходит во внешних слоях. 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, то есть через миллиард лет после того, как в его ядре закончится водород, — оно расширится до орбиты Марса, поглотив внутренние планеты, возможно, в том числе и 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. Так происходит, потому что при высоких давлении и температуре 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.

Типичные черные дыры звездной массы (наименьшая разновидность, наблюдаемая астрономами) в 3-10 раз тяжелее Солнца, но могут достигать и массы, в 100 раз большей, чем у Солнца. Огромная черная дыра звездной массы зарождается не стандартным образом — она становится тяжелее, питаясь близлежащим газом и пылью и даже телом своей звезды-компаньона, если она когда-то принадлежала двойной системе.

Однако Солнце никогда не дойдет до стадии плавления железа. Вместо этого наша звезда станет белым карликом, плотной звездой размером с Землю. Так что вполне вероятно, что Земля никогда не узнает, каково это — быть поглощенной черной дырой.