Co to jest kolaps grawitacyjny?
Kolaps grawitacyjny to proces gwałtownego kurczenia się ciała niebieskiego pod działaniem własnej grawitacji, gdy wewnętrzne siły ciśnienia – termiczne, degeneracji elektronów lub degeneracji neutronów – przestają równoważyć grawitację. Kolaps prowadzi do powstawania zwartych obiektów: gwiazd neutronowych, pulsarów lub czarnych dziur.
Kolaps grawitacyjny w gwiazdach masywnych (powyżej ok. 8 mas Słońca) następuje po wyczerpaniu paliwa jądrowego w żelazie – żelazne jądro masywnej gwiazdy przekracza granicę Chandrasekhara, ciśnienie degeneracji elektronów nie może powstrzymać grawitacji i jądro zapada się w ciągu ułamka sekundy. Zewnętrzna otoczka gwiazdy zderza się z twardym jądrem neutronowym i odbija w formie fali uderzeniowej – mamy supernową. Jeśli masa jądra po wybuchu jest poniżej ok. 3 mas Słońca (granica Oppenheimera-Volkoffa), pozostaje gwiazda neutronowa; powyżej – czarna dziura. Kolaps do czarnej dziury może przebiec bez widowiskowego wybuchu supernowej (failed supernova). Kolaps pierwotny (jeans instability) dotyczy obłoków gazowych – gdy masa obłoku przekroczy masę Jeansa, grawitacja wygrywa z ciśnieniem gazowym i obłok zapada się, formując gwiazdę.
Obserwacyjnym dowodem kolapsu grawitacyjnego są supernowe, rozbłyski gamma (GRB) i fale grawitacyjne – detektor LIGO w 2015 roku zarejestrował po raz pierwszy fale grawitacyjne z kolapsu dwóch czarnych dziur. Kolaps grawitacyjny jest jednym z najbardziej energetycznych zjawisk w kosmosie – energia uwalniana w kolapsu rdzenia supernowej wynosi ok. 3 x 10^46 J (ok. 100 razy więcej niż Słońce wyemituje przez całe swoje życie).