آیا ممکن است خورشید روزی به سیاه‌چاله تبدیل شود؟

در حدود ۵ میلیارد سال آینده، خورشید به پایان حیات سوخت هسته‌ای خود می‌رسد و دیگر نمی‌تواند از خود در برابر گرانش قوی‌اش محافظت کند. درنتیجه، لایه‌های بیرونی ستاره‌ی ما در فضا پراکنده می‌شوند و احتمالا در این فرآیند، زمین را نابود خواهند کرد. در عین حال، هسته‌ی خورشید با رسیدن به وضعیت بسیار چگال دچار فروپاشی می‌شود و بقایایی از آن به‌جا می‌ماند.

اگر فروپاشی گرانشی هسته‌ی ستاره کامل باشد، باقی‌مانده‌ی آن به شکل سیاه‌چاله درخواهد آمد؛ نقطه‌ای از فضا زمان با گرانش بسیار قوی که حتی نور هم نمی‌تواند از آن بگریزد. بنابراین، آیا خورشید هنگام مرگ به سیاه‌چاله تبدیل می‌شود؟

پاسخ کوتاه به پرسش فوق «خیر» است. خورشید به‌اندازه‌ی کافی سنگین نیست که به سیاه‌چاله تبدیل شود. شرایط متعدد بر تبدیل یک ستاره به سیاه‌چاله تأثیر می‌گذارند که می‌توان به ترکیب، چرخش و فرآیندهای حاکم بر تکامل اشاره کرد، اما مهم‌ترین پیش‌نیاز تبدیل به سیاه‌چاله، جرم مناسب است.

ستاره‌هایی که جرم اولیه‌شان بین ۲۰ تا ۲۵ برابر جرم خورشید است، احتمالا از فروپاشی گرانشی لازم برای تبدیل شدن به سیاه‌چاله برخوردار هستند.

آستانه‌ی جرمی یادشده که به حد تولمان، اوپنهایمر، ولکوف هم معروف است اولین بار توسط جی‌ رابرت اوپنهایمر و همکاران او به دست آمد. در حال حاضر، دانشمندان تصور می‌کنند که یک ستاره‌ی در حال مرگ برای ایجاد سیاه‌چاله باید هسته‌ای با جرم تقریبا دو تا سه برابر خورشید را از خود به جا بگذارد. بنابراین اگر خورشید روی کاغذ دوبرابر جرم فعلی‌اش را داشت، آیا می‌توانست به سیاه‌چاله تبدیل شود؟ باز هم خیر.

وقتی ستاره‌ای سوخت هسته‌ای خود را به پایان می‌رساند، همجوشی هسته‌ای هیدروژنی و تبدیل آن به هلیوم هنوز در لایه‌های بیرونی رخ می‌دهد؛ بنابراین با فروپاشی هسته، لایه‌های بیرونی ستاره منبسط می‌شوند و ستاره وارد فاز غول سرخ می‌شود.

وقتی خورشید در حدود ۶ میلیارد سال آینده به غول سرخ تبدیل شود (یک میلیارد سال پس از اتمام هیدروژن هسته این اتفاق رخ می‌دهد) تا مدار مریخ منبسط خواهد شد و سیاره‌های داخلی مثل عطارد و زهره و احتمالا زمین را خواهد بلعید. لایه‌های بیرونی غول سرخ به‌مرور زمان سرد شده و برای شکل‌گیری سحابی سیاره‌ای در اطراف هسته‌ی سوزان خورشید پخش می‌شوند.

ستاره‌های سنگینی که سرنوشتشان به سیاه‌چاله ختم می‌شود، معمولا دوره‌های فروپاشی و انبساط متعددی را می‌گذرانند و هر بار جرم بیشتری را از دست می‌دهند. دلیل این مسئله هم فشارها و دماهای بالای این ستاره‌ها است که به همجوشی عنصرهای سنگین‌تر می‌انجامد. این روند تا زمانی ادامه پیدا می‌کند که هسته‌ی ستاره به آهن تبدیل شود که سنگین‌ترین عنصری است که یک ستاره می‌تواند تولید کند و درنهایت، ستاره در انفجار موسوم به ابرنواختر منفجر می‌شود و جرم بیشتری را از دست می‌دهد.

به نقل از ناسا، سیاه‌چاله‌های ستاره‌ای که در گروه کوچک‌ترین انواع سیاه‌چاله‌های رصدشده قرار دارند، ۱۰ برابر سنگین‌تر از خورشید هستند، اما می‌توانند تا ۱۰۰ برابر جرم خورشید هم رشد کنند. سیاه‌چاله‌های ستاره‌ای با تغذیه از گازها و غبار اطراف و حتی اجرام ستاره‌های همراهشان در سیستم‌های دوتایی، سنگین‌تر می‌شوند.

با این‌حال خورشید هرگز نمی‌تواند به مرحله‌ی همجوشی آهن برسد. بلکه در نهایت به کوتوله‌ سفید تبدیل می‌شود که ستاره‌ای چگال در ابعاد زمین است؛ بنابراین زمین هرگز با خطر بلعیده شدن توسط یک سیاه‌چاله روبه‌رو نخواهد شد.