블랙홀이 질량은 큰데 크기가 작은 이유는 무엇인가요?

Question

블랙홀이 질량은 큰데 크기가 작은 이유는 무엇인가요? 그리고 그 작은 블랙홀을 관측하려고 하면 지구만한 큰 망원경이 필요하겠죠?

Answer 1

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

블랙홀은 매우 높은 질량을 가지고 있지만 그 크기는 매우 작은 이유가 있어요. 블랙홀은 매우 밀도가 높은 별의 진화 과정에서 생기는 천체로 별이 폭발하면서 남은 중심부의 질량이 너무 많아서 중력이 너무 강해져서 빛마저 잡아먹는 현상이 일어나요. 이렇게 빛마저 잡아먹는 블랙홀은 빛을 반사하거나 방출하지 않기 때문에 우리가 볼 수 없는 것이죠.

그래서 블랙홀의 크기는 질량이 아주 크지만 빛을 반사하거나 방출하지 않기 때문에 우리가 볼 수 없어서 작게 느껴지는 것이에요. 그리고 블랙홀의 질량이 너무 많아서 중력이 너무 강해져서 블랙홀 주변에 있는 물체들도 끌어당겨져서 블랙홀 안으로 빠져들게 되어요. 그래서 블랙홀 주변에는 빛도 없고 물체도 없어서 우리가 볼 수 없는 것이에요.

그리고 블랙홀을 관측하려면 지구만한 큰 망원경이 필요다고 생각하는 것은 맞아요. 블랙홀은 빛마저 잡아먹기 때문에 빛이 없어서 우리가 볼 수 없기 때문이에요. 그래서 블랙홀을 관측하려면 빛이 아닌 다른 방법으로 관측해야 하는데 그 방법 중 하나가 망원경을 사용하는 것이에요. 하지만 블랙홀은 너무 멀리 있고 빛마저 잡아먹기 때문에 망원경으로도 관측하기가 어려워요. 그래서 더 큰 망원경이 필요한 것이에요. 감사합니다.

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Answer 2

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

블랙홀이 질량은 큰데 크기가 작은 이유는 중력 때문입니다. 중력은 질량이 클수록 강해지기 때문에, 블랙홀의 강력한 중력은 블랙홀의 질량을 매우 작은 공간에 집중시킵니다.

블랙홀의 크기는 질량에 따라 결정됩니다. 질량이 클수록 사건지평선의 반지름이 커집니다. 사건지평선은 블랙홀의 경계선으로, 이 안쪽으로는 빛조차 빠져나올 수 없습니다.

블랙홀을 관측하는데 지구만한 큰 망원경이 필요하지는 않습니다. 하지만, 블랙홀은 매우 멀리 떨어져 있기 때문에 매우 밝은 망원경이 필요합니다. 현재 지구에서 관측 가능한 블랙홀은 대부분 지구에서 수십억 광년 떨어져 있습니다. 따라서, 블랙홀을 관측하기 위해서는 매우 밝은 망원경을 사용해야 합니다.

Answer 3

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

블랙홀의 크기는 그 질량과 밀도에 따라 결정됩니다.

블랙홀은 중성자 별이 되지 못한 항성이 진화의 최종단계에서 폭발 후 수축되어 생성된 것으로 추측되는, 강력한 밀도와 중력으로 전자기 복사, 빛을 포함한 그 무엇도 빠져나올 수 없는 시공간 영역입니다. 질량이 커지면 중력이 강해지고, 더 많은 물질을 끌어들여 더 커지게 됩니다.

블랙홀의 질량과 반경 사이에는 특정한 관계가 있으며, 이 관계는 슈바르츠실트 반지름이라고 불리며, 이에 따라 계산해보면, 태양의 질량을 가진 블랙홀의 경우라면 그 반경은 대략 3km 정도가 되고, 지구의 질량을 가진 블랙홀의 경우, 그 반경은 대략 6cm 정도가 됩니다

따라서, 블랙홀의 크기는 그 질량에 비례하지만, 그 밀도는 그 질량에 비례하지 않습니다.

이는 블랙홀이 중력에 의해 무한히 수축되는 특성 때문입니다. 이러한 특성은 블랙홀이 그 질량에 비해 상대적으로 작은 크기를 가지는 것입니다.