중성자별은 왜 생기는 것이며, 왜 이렇게 빨리 도는 건가요?
우주에는 중성자별이라는게 있다는데 어떻게 만들어지는 별인가요?
그리고 중성자별의 특징 중 하나가 빙글빙글 엄청 빨리 돈다는데 왜 그런건가요?
안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.
중성자별은 초신성이라고 하는 급격히 폭발하는 별의 중심핵이 내부로 붕괴하여 압축될 때 형성되는데 이때 별 표면의 전자는 양성자와 중성자로 붕괴된다.
여러분은 블랙홀이라는 말을 들어본 적이 있을 것이다. 블랙홀과 중성자별은 사촌지간쯤 된다. 초신성의 중심핵이 붕괴할 때 중심핵의 밀도가 엄청나게 증가하는데, 이때 중성자 압력이 증가하여 멈추면서 중성자별이 탄생한다. 만일 중심핵의 질량이 태양의 질량보다 두 배 정도 되면 중심핵은 중성자별 대신 블랙홀이 된다. 블랙홀이란 중력이 너무 커서 빛도 빠져나가지 못하는 천체(빛을 발산하지 못하니까 누구의 눈에도 뜨인 적이 없어서 가설상의 천체라고 한다)니까 중성자별에 비해 훨씬 밀도가 높을 것은 자명한 이치. 일반적으로 태양 질량의 세 배가 넘는 무거운 별들만이 검은 구멍, 즉 블랙홀이 되고 그보다 질량이 작은 별들은 백색왜성이나 중성자별이 되는 것으로 알려져 있다.
중성자별의 특징 가운데 하나는 강력한 자기장이 존재하는 것이다. 그리고 이 자기장에서는 규칙적인 전파를 방출하는 것으로 알려져 있다. 그렇게 전파를 방출하는 천체를 펄서(pulsar)라고 하는데, 이 펄서가 빠르게 회전하는 중성자별인 것으로 보인다.
출처:네이버지식백과
중성자 별은 매우 흥미로운 천체로, 그 생성과 특성에 대해 다음과 같이 설명할 수 있습니다.
중성자 별의 생성:
1. 중성자 별은 대형 별이 수명을 다하고 초신성 폭발을 겪은 후에 생성됩니다.
2. 대형 별의 핵 연료가 소진되면 중심부는 중력에 의해 붕괴하게 되고, 이로 인해 엄청난 에너지가 방출되면서 별의 외부 층이 폭발하게 됩니다. 이것을 초신성 폭발이라고 합니다.
3. 별의 중심부가 계속해서 붕괴하면, 전자와 양성자가 합쳐져 중성자로 변하게 됩니다. 이렇게 형성된 중성자로 이루어진 별을 중성자 별이라고 합니다.
중성자 별의 빠른 회전:
중성자 별이 빠르게 회전하는 이유는 보존되는 각운동량 때문입니다. 대형 별이 붕괴하면서 그 크기가 줄어들게 되는데, 이 때 각운동량 보존의 법칙에 따라 회전 속도가 증가하게 됩니다. 이는 아이스 스케이트 선수가 팔을 몸에 가깝게 모았을 때 더 빨리 회전하는 것과 유사한 원리입니다. 따라서, 별이 초신성 폭발을 겪으면서 크기가 줄어들면서 중성자 별은 엄청나게 빠른 속도로 회전하게 됩니다.
안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.
중성자별은 매우 질량이 큰 별들이 말타기 콜랩스라는 과정을 거쳐 형성됩니다. 일반적으로 별은 핵융합 반응을 통해 수소를 헬륨으로 변환하면서 에너지를 방출하고 있습니다. 하지만 더 이상 핵융합이 일어나지 않을 때, 중심부에서 발생하는 충돌이 외부로 퍼져 나가면서 별은 점점 작아지면서 매우 높은 질량을 가지게 됩니다.
매우 큰 질량을 가진 별들은 별내부의 원자핵들이 중성자로 변환되는 과정을 거칩니다. 이때 발생하는 중성자는 강한 중력으로 인해 모든 방향으로 압축되는 성질을 가지게 됩니다. 이렇게 중성자가 모든 방향으로 압축되면서 별의 크기는 매우 작아지고 질량은 매우 커집니다. 결과적으로 매우 높은 밀도를 가지고 있으며 질량이 너무 커서 중성자별로 더 이상 압축이 불가능한 상태에 이르게 됩니다.
이렇게 만들어진 중성자별은 빙글빙글 빠르게 돌 수 있습니다. 중성자별이 매우 빠르게 회전하는 이유는 회전량 보존의 법칙 때문입니다. 성태기에서 회전하는 별의 외부 부분은 매우 넓고 느리게 회전하는데, 성폭발로 인해 내부의 질량은 중심부로 모이면서 회전량이 크게 증가합니다. 이로 인해 중성자별의 회전속도는 매우 빨라집니다. 이런 빠른 회전으로 인해 중성자별은 자기 자신을 안정적으로 유지하면서 균형을 유지할 수 있게 됩니다.
안녕하세요. 서정원 과학전문가입니다.
태양질량의 10배정도되는
별의 마지막 진화단계가 중성자 별입니다.
쉽게 설명드리자면 중략이 너무 강하여 원자핵과 전기
달라붙어 중성의 별이 되었단 뜻이구요!
강한 중력장은 회전속도를
빠르게 만들게 되죠~
안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.
중성자별이 빠르게 돌 수 있는 이유는 바로 에너지 보존 법칙에 의해서 입니다. 초신성이 폭발 뒤에 남은 핵이 바로 중성자별인데 이 엄청난 힘의 폭발 뒤에 존재하는 것 이기 때문에 상대적으로 강한 중력의 힘 등이 작용하여 빠르게 움직이는 것 이지요.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
중성자별은 매우 질량이 큰 별이 끝 단계인 초신성 폭발 후 남은 핵입니다. 초신성은 매우 폭발적인 사건으로, 별의 외부 층이 폭발하면서 내부 핵 부분은 중력에 의해 압축됩니다. 이 압축으로 인해 핵 내부의 전자들과 양성자들이 핵력에 의해 결합하여 중성자로 변합니다.
중성자별이 빠르게 도는 이유는 보존된 운동량과 중력의 상호작용 때문입니다. 초신성 폭발로 인해 핵이 압축되면서 큰 질량을 가지게 되고, 중력도 그에 비례하여 강해집니다. 핵 내부의 전자들은 중성자로 변하면서 중성자들 간의 강한 중력에 의해 끌리게 되고, 이로 인해 중성자별이 빠르게 회전하게 됩니다. 이를 간단히 표현하면 "운동량 보존"이라고 할 수 있습니다.
중성자별은 매우 밀도가 높으며 질량이 크기 때문에 중력도 강합니다. 이로 인해 중성자별의 표면 속도는 높아지게 되며, 일반적으로 초당 수천 회전에서 초당 수백 회전까지 회전할 수 있습니다.
중성자별은 매우 질량이 큰 별이 끝 단계에서 발생하는 천체입니다. 별의 질량이 충분히 커서 핵융합 반응으로 에너지를 발생시키다가 연료가 다 소진되면 중력에 의해 별이 붕괴하게 됩니다. 이 때 매우 강력한 중력으로 인해 별의 물질은 중심으로 집중되고, 중성자들이 형성됩니다.
중성자별이 왜 빨리 도는지에 대한 이유는 보존운동량과 관련이 있습니다. 별이 붕괴하여 중성자별이 형성될 때, 중성자들은 매우 조밀하게 배치되어 있고, 중성자들끼리 서로 작용하면서 보존운동량을 유지하려고 합니다. 중성자별이 형성되면서 무게가 매우 줄어들게 되는데, 보존운동량은 똑같이 유지되기 때문에 중성자들은 고속으로 회전하게 됩니다.
또한, 중성자별은 매우 작지만 매우 질량이 크기 때문에 중력이 매우 강력합니다. 이로 인해 중성자별은 자기 중력을 균형시키기 위해 매우 빠르게 회전하게 됩니다. 이러한 빠른 회전은 중성자별의 특징 중 하나이며, 이로 인해 매우 강력한 자기장이 생성되고, 빠른 스핀과 강한 자기장으로 인해 펄서와 같은 현상도 발생할 수 있습니다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
중성자별은 주계열성의 25 ~ 30 배 이상의 질량을 가진 별이 초신성 폭발을 일으킨 후 남은 핵심입니다. 중성자별은 매우 작고 매우 무겁습니다. 중성자별의 질량은 태양의 질량과 비슷하지만 크기는 지구만 합니다. 중성자별은 매우 빠르게 회전합니다. 중성자별의 자전 속도는 분당 수백만 회전까지 도달할 수 있습니다 중성자별이 빠르게 회전하는 이유는 초신성 폭발이 일어날 때 별의 질량이 매우 작아지면서 중력 에너지가 방출되기 때문입니다. 이 에너지는 중성자별을 매우 빠르게 회전시키는 원인이 됩니다.
