화성에 소금물 발견으로 과게글을 쭉 둘러보는데 <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">생각외로 과게에 오는 분들중에서도 블랙홀에 대한 오해가 많으신것 같아 비전공자 수준으로 </span><font color="#00b050" style="font-size:9pt;line-height:1.5;">(물론 저도 비전공자^^;;)</font></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">블랙홀에 대한 글을 적어 보고자 합니다.</span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;"><br></span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;"><br></span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">일단 블랙홀은 항성 즉 우리가 흔히 말하는 별이 수명이 다해서 생기는 결과물입니다.</span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">자세한 설명은 생략하고 블랙홀에 대해 알아보기 전 항성 상태일때 태양 질량을 기준으로 크게 1.44배가 넘는경우와 아닌 경우로 일단 나누어 보겠습니다.</span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;"><br></span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">넘지 못한 경우중 태양의 1/12 수준인 경우 별의 수명이 다할때 식어가는데 이것을 갈색왜성이라 합니다.</span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;"><br></span></div> <div>위보다 질량이 크고 태양의 1/4보다 질량이 작은 항성이 수명을 다할때 내부에서는 핵 융합 반응이 일어납니다.</div> <div>일어나는 내부의 핵 융합의 과정중 헬륨을 융합시키지 못하고 내부의 핵이 <span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">헬륨인 상태인 경우 이를 백색왜성이라 부릅니다.</span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;"><br></span></div> <div>태양이나 태양의 1.44배 미만의 질량을 가진 별의 경우 수명이 다할 때 내부에서 일어나는 핵 융합 반응에 의해 중심핵이 철에 가까워 지는데 철은 안정적인 원자 이기에 더이상 핵융합 반응이 일어나지 않게 됩니다.</div> <div><br></div> <div><font color="#0070c0">(흔히 철이라는 금속이 부식이 잘되거나 하는 성질 때문에 안정적이지 않다고 생각 할 수 있는데 원자 개념에서 철은 핵융합과 핵분열의 종착지라고 할 수 있습니다. 즉 철보다 낮은 원자번호의 물질들이 핵융합 과정으로 계속 융합하다가 철에서 멈추고 핵분열 역시 철에서 멈추게 됩니다. 우주의 끝은 철로 이루어 진다고 들은 것 같은데 맞나 모르겟네요^^;;)</font></div> <div><br></div> <div>그런 항성들 역시 백색 왜성이 되는데 앞의 백색 왜성의 경우 이루고 있는 물질이 탄소인 반면 더 높은 질량의 항성들은 산소 네온 마그네슘 등 탄소보다 더 높은 원자량을 지는 원소들을 포함한 백색 왜성이 된다고 합니다.</div> <div><br></div> <div>그렇다면 중요한 태양의 1.44배 이상의 경우는 어떻게 될까요? 중심핵이 철로 융합되는 과정이 멈추고 <span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">바로 그 유명한 초신성이 됩니다.</span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">흔히 초신성을 새로운 별이 생기는 걸로 알고 있지만 밤하늘에 갑자기 밝은 천체가 나오는 것을 보고 우리 선조들은 별이 생겼다고 생각했죠.</span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">실상은 죽기직전의 외침! 이라고 할까나요? 초신성이 될때 핵으로 수축하던 물질들이 축퇴압에 의해 멈춰지고 이 후 튕겨저 나가면서 에너지를 방출한는데 무려 한 은하 전체의 빛을 합친 것 만큼 밝다고 합니다(은하 하나에 별이 약 3000억개 정도). 그러면서도 방출된 에너지의 1%정도에 불과하다고 하니 정말 어마어마한 힘입니다.</span></div> <div><br></div> <div>태양의 1.44배 이상 3배 미만의 질량을 가진 초신성은 축퇴압보다 강한 중력이 작용하기 때문에 중성자가 되버립니다</div> <div>축퇴압에 이해가 쉽게 설명한자면 원자를 구성하는 요소로 원자핵과 전자 크게 두개로 놓고 볼 때 원자핵은 물질의 질량을 결정하고 전자는 그 물질의 부피를 결정한다고 할 수 있습니다. 물질이 아무리 압축이 되려고 해도 기본부피 그러니까 전자와 원자핵의 거리는 특정 거리 이하로 좁혀지지 않는데 그것이 축퇴압이라 할 수 있습니다. 즉 축퇴압을 넘어선 중력이 작용할 경우 그 거리가 붕괴되어 우리의 상식을 뛰어넘는 밀도로 원자가 가까워 지게 됩니다. 알다시피 <span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">원자의 핵에는 양성자와 중성자가 있는데 축퇴압을 넘는 힘이 작용할 셩우 이 양성자와 전자가 합처져 버려서 중성자가 되버립니다.</span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">즉 위의 질량을 가지는 초신성의 폭발이 끝날 경우 중성자별이 됩니다.</span></div> <div><br></div> <div>하지만 태양의 3배가 넘는 질량을 가진 초신성은 어떻게 될까요?</div> <div>역시 초신성 폭발 후 중성자 별이 되어 버렸지만 높은 질량으로 인해 그 중력이 더 강합니다. 이 경우 중성자와 중성자의 축퇴압을 뛰어넘는 강한 중력이 작용하게 되고 이 중성자들이 한곳의 특이점으로 수렴하게 된다고 합니다. 바로 이 상태가 <b>블랙홀</b> 이라고 합니다.</div> <div><br></div> <div>블랙홀의 이름중 블랙은 사실에 가깝지만 홀은 오해를 만든 단어입니다. 블랙홀의 막대한 중력으로 인해 빛조차도 탈출 할 수 없는 상태 혹은 그러한 지점을 블랙홀이라 통칭 합니다. 우리가 지구에서 우주로 나가기 위해서 알아야 할것이 있는데 그것중 하나가 지구 탈출 속도입니다. 즉 지구를 빠져 나가기 위한 최소한의 속도 이지요. 약 11.6km/s입니다<font color="#0070c0">(실제로는 이만큼의 동력을 100% 내지않고도 탈출할 수 있다고 합니다)</font>. 하지만 블랙홀의 탈출속도는 30만km/s을 넘으니 정말 엄청난 힘입니다.</div> <div><br></div> <div>많은 공상과학만화나 영화등에서 단골로 나오는 블랙홀.. 아직도 풀지못한 비밀들이 많이 있지만 그런 공상속의 존재많은 아니라는 것을 알려드리고 싶었습니다^^;; 제가 좀더 실력이 있었다면 아인슈타인의 일반상대성 이론과도 같이 설명을 곁붙이면서 흥미를 유발 할 수도 있었을텐데 거기까지는 제 능력의 한계로 여기서 마무리 할까 하네요^^</div> <div><br></div> <div>ps <font color="#ff0000">제 과학끈이 짧은 관계로 1형 블랙홀 2형블랙홀에 대한 구분을 제대로 안하고 그냥 뭉뚱그려서 전반적인 이해를 돕는데 주력했습니다^^;;</font></div> <div>3줄 요약</div> <div><br></div> <div><u><b>블랙홀은 별이 죽어가면서 쪼그라 들면서 만들어진다</b></u></div> <div><u><b>질량이 너무 커서 빛조차 빨려들어가면 탈출 할 수 없다</b></u></div> <div><u><b>(일단은) 구멍 같은건 없다</b></u></div>