Hvor mange stjerner støder til sidst sammen som sorte huller? Universet har et budget til det

I universets vidder, hvor himmellegemer er spredt ud over galakser, gennemgår stjerner en bemærkelsesværdig rejse i løbet af deres levetid. Mens de fleste stjerner afslutter deres liv fredeligt som hvide dværge eller neutronstjerner, er nogle få udvalgte bestemt til en mere katastrofal skæbne:at kollidere med andre stjerner og danne sorte huller. Disse stjernekollisioner er sjældne, men uundgåelige begivenheder, styret af fysikkens love og stjernernes udvikling.

Dannelsen af ​​sorte huller gennem stjernekollisioner afhænger af flere faktorer, såsom masserne af de involverede stjerner, deres orbitale dynamik og forholdene i deres omgivelser. Stjernekollisioner er ikke blot tilfældige begivenheder; de opstår som et resultat af specifikke astrofysiske scenarier.

Et sådant scenarie involverer binære stjernesystemer, hvor to stjerner er gravitationsbundet til hinanden og kredser om et fælles massecenter. Hvis disse stjerner er massive nok, og deres baner er tilstrækkeligt tætte, kan de i sidste ende kollidere på grund af tabet af vinkelmomentum. Kollisionen resulterer i en sammensmeltning af deres kerner, hvilket skaber et enkelt, mere massivt objekt. Hvis dette objekt overstiger en kritisk masse, kollapser det under sin egen tyngdekraft og danner et sort hul.

Et andet scenarie, der kan føre til stjernekollisioner og dannelse af sorte hul, er kendt som det dynamiske møde. Dette sker i tætte stjernemiljøer såsom galaksers centre, hvor stjerner bevæger sig kaotisk og kan opleve tætte møder med hinanden. I disse miljøer kan stjerner blive slynget mod hinanden ved gravitationsinteraktioner, hvilket resulterer i højhastighedskollisioner, der kan føre til dannelsen af ​​sorte huller.

Den hastighed, hvormed stjerner kolliderer og danner sorte huller, afhænger af disse astrofysiske forhold og universets overordnede stjernedannelseshistorie. Det anslås, at omkring 1 % til 10 % af alle massive stjerner (dem med en begyndelsesmasse større end 8 solmasser) til sidst vil kollidere og danne sorte huller. Dette virker måske ikke som en stor brøkdel, men givet det store antal stjerner i universet, tegner det sig stadig for en betydelig bestand af sorte huller.

Det er vigtigt at bemærke, at dannelsen af ​​sorte huller gennem stjernekollisioner er en gradvis proces, der finder sted over millioner eller endda milliarder af år. Universet har et "budget" til dannelse af sorte hul, bestemt af den overordnede stjerneudvikling og dynamik. Mens universet har eksisteret i cirka 13,8 milliarder år, har hastigheden af ​​sorte huls dannelse ikke været konstant gennem dets historie. Det menes, at de fleste sorte huller blev dannet i de tidlige stadier af universet, hvor stjernedannelseshastighederne var højere og stjernemøder hyppigere.

Efterhånden som universet fortsætter med at udvikle sig, falder antallet af stjerner, der er tilgængelige for kollisioner, og hastigheden af ​​sorte huls dannelse aftager. Det betyder, at universet har et begrænset budget for dannelse af sorte huller, og i sidste ende vil størstedelen af ​​stjernerne have udviklet sig ud over det punkt, hvor de kan støde sammen og danne sorte huller.