R − радиус звезды, M − масса звезды, ρ − плотность материи, Rq −
горизонт событий черной дыры, ρкр − критическая плотность черной
дыры. Rш (Солнца) ≈ 3 км, Rш (Земли) ≈ 1 см.
После того как в центре звезды
последовательно выгорают водород, гелий и другие более тяжелые ядра,
происходит гравитационное сжатие звезды. Звезда на этой стадии теряет
внешнюю оболочку. Дальнейшая судьба звезды определяется оставшейся массой
звезды. Если она ~1 массы Солнца, остаток звезды за счет гравитационного
сжатия превращается в белый карлик. По мере остывания белого карлика
его температура падает, и он превращается в черный карлик. Процесс
остывания белого карлика может продолжаться сотни млрд. лет. Плотность
белого карлика ~106-107 г/см3.
Гравитационные силы уравновешиваются давлением вырожденного электронного
газа. Если начальная масса звезды
больше 10 масс Солнца конечной стадией её эволюции является взрыв
сверхновой. В момент начала коллапса температура в центре звезды составляет
1010 К, а плотность 109-1010 г/см3.
В результате взрыва сверхновой в окружающую среду выбрасывается большое
число ядер с массовым числом A > 60. Нейтронная
звезда образуется после взрыва сверхновой, если оставшаяся масса звезды
меньше 3 масс Солнца. Нейтронная звезда имеет ядерную плотность
1014 г/см3.
Гравитационное сжатие в нейтронной звезде уравновешивается давлением
нейтронов в звезде. В нейтронную звезду превращаются звезды, имеющие
конечную массу меньше 3 масс Солнца. Если после взрыва сверхновой
сохраняется масса больше 3 масс Солнца, звезда превращается в черную дыру.
Звезда массы M, коллапсирующая в черную дыру, достигает радиуса сферы
Шварцшильда
Rш = 2GM/c2.
При этом гравитационное поле становится настолько сильным,
что черную дыру не может покинуть даже электромагнитное излучение.
