Hai ragione quando dici che una stella perde molta della sua massa in una supernova. Tuttavia, c'è un motivo per cui la stella diventa ancora un buco nero. In realtà, suppongo che la domanda qui sia "Perché una stella non diventa un buco nero prima ancora di subire una supernova?"

C'è una ragione per una supernova (presumo che tu stia parlando sulle supernove di tipo II, che risultano da stelle incredibilmente massicce). Le stelle subiscono la fusione nucleare, e questo porta alla "pressione termica", che contrasta la forza di gravità. Senza questa pressione, la gravità farebbe collassare su se stessa una stella sufficientemente grande. Il collasso gravitazionale si verifica quando non c'è abbastanza pressione per contrastare la gravità; il risultato è una spettacolare supernova. Quindi le stelle diventano buchi neri (o altri oggetti compatti, come le stelle di neutroni) solo quando non sono in grado di produrre abbastanza energia per contrastare la forza di gravità a causa della loro stessa massa.

Come per la prima parte della tua domanda (scusate la risposta al contrario), la luce nell'area di un buco nero non può sfuggire se si trova all'interno del suo orizzonte degli eventi o su una traiettoria verso di esso. Il raggio dell'orizzonte degli eventi per un buco nero non rotante è il suo raggio di Schwarzschild, che è proporzionale alla massa del buco nero. Il motivo per cui questo non è applicabile nelle stelle è perché il raggio di Schwarzschild nelle stelle è profondo all'interno del suo interno e non c'è un campo gravitazionale abbastanza forte da produrre un orizzonte degli eventi per intrappolare la luce vicino ad esso.

Riferimento di pressione termica: https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_collapse

Spero che questo aiuti.

Una supernova potrebbe essere effettivamente necessaria nella creazione di un buco nero stellare.

Alla fine della loro vita i nuclei delle stelle massicce sono costituiti principalmente da picchi di ferro nuclei da cui non è possibile estrarre più energia di fusione. Per sostenere il loro peso, queste stelle fanno affidamento sulla pressione della degenerazione elettronica, la pressione causata dal principio di esclusione di Pauli che consente a non più di un elettrone di condividere lo stesso stato quantistico.

In linea di principio una stella potrebbe essere supportata dalla degenerazione pressione per sempre mentre si raffredda gradualmente: questo è il destino della maggior parte delle nane bianche.

Tuttavia, il nucleo di una stella massiccia è semplicemente troppo grande perché funzioni. La densità aumenta fino a quando tutti gli elettroni si muovono a una velocità prossima a quella della luce e questo è il più alto possibile per la pressione di degenerazione. Se il nucleo supera la massa di Chandrasekhar, collasserà e mentre lo fa, il resto della stella collassa con esso (un po 'più lentamente).

Il collasso è innescato dalla rimozione degli elettroni da parte dell'elettrone catturare nei nuclei per formare neutroni. Ad un certo punto vengono prodotti abbastanza neutroni perché la pressione di degenerazione dei neutroni fermi o almeno rallenti il ​​collasso. Questo e il rilascio di molta energia potenziale gravitazionale sono in definitiva ciò che alimenta un'esplosione di supernova. Ma se il collasso non viene arrestato, anche la pressione della degenerazione neutronica non sosterrà la stella e il collasso in un buco nero diventa inevitabile. Lo stato di un buco nero viene raggiunto quando una parte della sua massa è compressa all'interno del suo raggio di Schwarzschild $ r_s = 2GM / c ^ 2 $. cioè una volta che la sua densità raggiunge $$ \ rho > \ frac {3M} {4 \ pi r_s ^ {3}} $$ i.e. quando una massa centrale $ M $ ha una densità che supera $$ \ rho > \ frac {3} {32 \ pi} \ frac {c ^ 6} {G ^ 3 M ^ 2} = 1.8 \ times10 ^ {19} \ left (\ frac {M} {M _ {\ odot}} \ right) ^ {- 2} \ {\ rm kg / m} ^ 3 $$ Questa è una figura di ball park e assume simmetria sferica e trascura qualsiasi GR dettagliata trattamento, ma è più o meno corretto - alcune volte superiore alle densità tipiche delle stelle di neutroni.

In altre parole, è la densità del materiale che determina in gran parte se qualcosa diventa un buco nero. La massa è solo un parametro indiretto.

I buchi neri vengono creati perché il nucleo della stella diventa molto denso , non solo perché la stella è massiccia. Prima della creazione del buco nero, il nucleo è in grado di creare una pressione verso l'esterno sufficiente per impedire al nucleo di collassare gravitazionalmente fino alla densità necessaria per creare un buco nero.

La stella prima che si trasformi in un buco nero ha la cosiddetta pressione di radiazione, ovvero la fusione di elementi che crea esplosioni nucleari. Questo contatore della pressione di radiazione verso l'esterno bilancia la forza di gravità verso l'interno, ma quando la stella finisce finalmente il carburante, la pressione di radiazione si arresta. Quindi l'unica forza rimanente è la gravità. La gravità attira quindi ciò che resta della stella dopo la supernova verso l'interno in un nucleo profondo e denso che forma il buco nero.

Se un oggetto è un buco nero non è determinato solo dalla sua massa. È determinato dal fatto che la massa sia interamente all'interno del suo raggio di Schwarzschild.

In linea di principio, qualsiasi oggetto può essere un buco nero se tutta la sua massa è concentrata in un volume sufficientemente piccolo.

Ad esempio, il raggio di Schwarzschild del Sole è di circa 3,0 km, ma il suo raggio effettivo è di circa 700.000 km. Potrebbe diventare un buco nero solo se fosse compresso fino a un raggio di 3,0 km.

Un modo molto più semplice per pensarci è considerare le nuvole nel cielo. Contengono da centinaia a migliaia di galloni di molecole d'acqua ma sono molto sparsi. Come una nuvola di idrogeno prima che crei una stella. Quando si compattano le molecole in uno spazio più stretto, si ottiene un campo magnetico più forte nelle immediate vicinanze dell'oggetto. La quantità di molecole in uno spazio specifico determina la "forza" del campo magnetico. Quando una stella esplode perde massa ma ciò che rimane viene compattato in uno spazio infinitamente piccolo per creare un campo magnetico più forte. Un raggio di Swarzchild viene calcolato utilizzando la massa esistente di una stella e vedendo quanto spazio abbiamo bisogno di stipare quella quantità di massa per superare la velocità della luce, ma non considera quanta massa rimane dopo un'esplosione di supernova. E per quanto riguarda "per sempre" ... Le nostre idee cambiano continuamente. Ricorda, eravamo soliti pensare che il pianeta fosse piatto ... Spero che questo aiuti, aloha.