فروپاشی گرانشی فرایندی است که در آن یک جسم آسمانی به دلیل نیروی گرانش خود، به سمت مرکز جرم کشیده میشود. این پدیده نقش اساسی در شکلگیری ساختارها در جهان دارد. با گذشت زمان، توزیع نسبتاً یکنواخت ماده به مرور فرو میپاشد و تودههای متراکمتری تشکیل میدهد. این فرایند منجر به ایجاد ساختارهایی مانند خوشههای کهکشانی، گروههای ستارهای، ستارگان و سیارات میشود.
تشکیل ستارگان
یک ستاره از فروپاشی تدریجی یک ابر میانستارهای متولد میشود. فشردگی ناشی از این فروپاشی باعث افزایش دما میشود تا زمانی که همجوشی هستهای در مرکز ستاره آغاز شود. در این نقطه، فروپاشی متوقف میشود و ستاره در حالت تعادل پویا قرار میگیرد. پس از اتمام سوخت، ستاره دوباره فرو میپاشد تا به حالت تعادل جدیدی برسد.
بقایای ستارهای
پس از مرگ ستاره، فروپاشی آن تنها در صورت رسیدن به حالت تعادل جدید متوقف میشود. بسته به جرم ستاره، بقایای آن میتوانند به یکی از سه شکل زیر درآیند:
- کوتوله سفید: در این حالت، گرانش توسط فشار ناشی از انحطاط الکترونها متعادل میشود.
- ستاره نوترونی: گرانش توسط فشار ناشی از انحطاط نوترونها و نیروهای دافعه کوتاهبرد بین آنها متعادل میشود.
- سیاهچاله: در این حالت، هیچ نیروی شناختهشدهای قادر به مقابله با فروپاشی گرانشی نیست.
سیاهچالهها
بر اساس نظریه اینشتین، برای ستارگان با جرم بالاتر از حد تولمن-اوپنهایمر-وولکف، هیچ مادهای نمیتواند در برابر گرانش مقاومت کند. در نتیجه، فروپاشی ادامه مییابد تا زمانی که جسم به شعاع شوارتزشیلد برسد و سیاهچاله تشکیل شود. در این منطقه، حتی نور نیز نمیتواند فرار کند.