¿Qué pasaría si juntara masas de hierro de tamaño estelar?

Su bola de hierro podría alcanzar hasta 1,2 masas solares antes de que sucediera algo drástico.

Hasta ese momento, la bola podría estar soportada por la presión de degeneración de electrones. La bola de hierro se contraería aproximadamente del tamaño de la Tierra o un poco más pequeña, el interior se calentaría lo suficiente como para ionizar completamente el hierro. Los electrones estarían tan apretados que el principio de exclusión de Pauli exige que muchos de ellos ocupen estados de alto momento y esto proporciona la presión de apoyo.

Sin embargo, cuanto más masiva se vuelve una bola de este tipo, menor es su tamaño y mayor su densidad. Alrededor$10^{12}$kg/m2$^3$, la energía de Fermi del electrón es lo suficientemente alta como para inducir la desintegración beta inversa en el hierro (convirtiendo un protón en un neutrón). La eliminación de electrones libres inclina la pelota hacia la inestabilidad y colapsa.

A partir de ahí, es la historia básica de una supernova de colapso del núcleo. El hierro se fotodesintegra; la mayoría de los electrones y protones se combinan para formar neutrones y neutrinos. Sin embargo, a diferencia de una supernova con colapso del núcleo, no hay envoltura por encima del núcleo, por lo que no me queda claro, más allá de la liberación de$10^{45}$J de energía de neutrino que habría una supernova en el sentido convencional.

El colapso dura aproximadamente un segundo y se detiene por la naturaleza repulsiva de la fuerza nuclear fuerte entre los nucleones acercados a menos de un femtómetro. El remanente caliente "rebotará" y luego se estabilizará como una estrella de neutrones con un radio de unos 10 km.

Es casi seguro que no obtendrás un agujero negro. Mientras que las estrellas de neutrones con masas tan bajas como 1,1 a 1,2 masas solares se producen en las supernovas, no vemos agujeros negros (o al menos no todavía) con masas por debajo de las 4 masas solares.

Para abordar el comentario de CuriousOne. Creo que tendría que haber alguna nucleosíntesis (por ejemplo, la captura de neutrones del proceso r y la producción de isótopos muy ricos en neutrones), durante el colapso. Sin embargo, creo que es poco probable que gran parte de ese material escape y se incorpore a la estrella de neutrones. Algunos elementos pesados ​​ricos en neutrones serían entonces parte de la corteza de la estrella de neutrones.

La supernova ocurre cuando el núcleo de una estrella moribunda supermasiva comienza a fusionar hierro y elementos más pesados ​​bajo una presión gravitacional masiva. La reacción es endotérmica, a diferencia de la fusión de elementos más ligeros (el hierro es el pico), por lo que la presión de radiación hacia el exterior resultante deja de oponerse a la atracción gravitatoria hacia el interior y la estrella colapsa sobre sí misma.

La presión será lo suficientemente alta como para fusionar electrones y protones para formar neutrones, que tienen carga neutra y no se repelen entre sí (presión de degeneración) y el núcleo se contrae por un factor de 10,000 en una fracción de segundo y se convierte en un núcleo hermético. esfera empaquetada hecha solo de neutrones (materia degenerada).

Las capas exteriores de la estrella colapsan sobre este objeto increíblemente denso y rebotan en una espectacular onda de choque... una supernova. El calor resultante vaporiza el material y lo hace brillar. Dependiendo de la masa del núcleo restante, terminaría con una estrella de neutrones o un agujero negro.

Así que supongo que esta sería la fe de tu bola de hierro supermasivo :)