Com s’origina un forat negre?

La Terra atrau els cossos amb una acceleració de 9,8 m/s2 a la superfície. Si llancem un projectil verticalment, arribarà fins a una certa alçada i tornarà a caure. Si el llancem amb una velocitat de 11,2 km/s, escaparà de la Terra. Si el radi de la Terra disminueix, l’acceleració de la gravetat augmenta i el projectil necessita una velocitat més gran per poder escapar. Ens podem preguntar quin radi hauria de tenir la Terra perquè la velocitat d’escapament fos la velocitat de la llum. La resposta és 9 mil·límetres aproximadament. En el cas del Sol, seria de tres quilòmetres. El radi pel qual la velocitat d’escapament és igual a la velocitat de la llum es coneix com a radi de Schwarzschild. D’acord amb la teoria de la relativitat, com que res no es pot moure més ràpid que la llum, res no pot escapar dins d’aquest radi. Aleshores es parla d’un forat negre. Així, per formar-ne un només cal concentrar una massa dins el radi esmentat.

Actualment sabem que hi ha forats negres de moltes mides. Des dels microscòpics, que possiblement es van formar a l’inici de l’univers, fins als molt massius, de milers de milions de masses solars, que es troben al centre de les galàxies. A més a més, els forats negres no són estàtics sinó que poden créixer captema turant matèria del seu voltant o fusionant-se.

La força de la gravetat concentra la matèria i l’agitació de les partícules la dispersa. Una estrella és el resultat de l’equilibri entre aquestes dues tendències. A causa de les pèrdues d’energia a la superfície, la gravetat sempre guanya. Durant un temps l’estrella pot compensar les pèrdues cremant el seu combustible nuclear a través d’un complicat sis- de contraccions, escalfaments i reciclatge de residus, però quan les reserves s’acaben l’estrella col·lapsa. Si la massa és més petita de deu masses solars, el nucli central s’estabilitza com a nana blanca. Però si la massa és més gran, el cor de l’estrella col·lapsa a estrella de neutrons i expulsa les capes exteriors en forma d’una gran explosió de supernova. L’estrella de neutrons s’estabilitza davant la gravetat gràcies a les forces nuclears. Però hi ha un límit, de 2,5 masses solars aproximadament. Si una part del material torna a caure sobre l’estrella de neutrons, i se supera la massa crítica, res no pot impedir que es formi un forat negre.