우주에 존재하는 블랙홀은 어떻게 생겨나게되는것인가요?

Question

우주를 배경으로 한 영화들을 보면 블랙홀이 종종등장하는데 묘사되는것이 우주에 있는 모든것을 빨아들여서 분쇄하는 장면이 많이 나옵니다.

그래서 흔히들 블랙홀을 우주의 분쇄기라고도 표현을하던데요

이런 블랙홀은 어떤 경로로 생겨나게된것인지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.

블랙홀은 매우 밀도가 높은 별의 잔해로서, 중력의 극단적인 작용으로 인해 형성됩니다. 일반적으로 별의 진화과정 중에 블랙홀이 형성될 수 있는데, 주로 대질량 별이 끝단에 이르렀을 때 발생합니다. 이 단계에서 별은 그 자체의 중력에 의해 충분히 압축되어 밀도가 높아지면서 블랙홀이 형성됩니다.

블랙홀은 별이 충분히 큰 질량을 가지고 있을 때 발생할 수 있는 현상으로, 중력의 작용이 빛을 포함한 모든 것을 흡수하고 특이점으로 압축시키는 특징을 갖습니다. 이러한 특성 때문에 주변의 물체들을 흡인하여 분쇄하는 모습으로 묘사되는 것입니다.

블랙홀은 우주의 특정 지점에서 형성되며, 질량이 충분히 큰 별이 끝단에 도달하여 그 자체의 중력으로 인해 발생합니다. 블랙홀은 매우 밀도가 높고 중력이 강력하기 때문에 우주에 있는 물체를 흡인하고 분쇄할 수 있어서 이러한 모습으로 묘사되는 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 이형민 과학전문가입니다.

행성은 수소와 헬륨 등의 원소를 핵융합하면서 에너지를 생성하는데, 수명이 다하게 되면 에너지 생성을 못하게 되어 중력의 힘이 강해집니다. 이 결과 블랙홀이 발생하게 됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

블랙홀이 어떻게 생기는 지는 아직 정확하게 관측된 사실이 없습니다. 그래서 가설을 세우고 계산을 통해 이론적으로 생기는 과정을 유추할 수 있습니다.

1. 블랙홀은 태양 질량의 수백배가 되는 별의 죽음으로 생성될 수 있으며, 2. 애초에 우주에 있는 성간물질이나 가스가 응축하여 만들어질 수 있습니다.

1. 별의 죽음으로 생기는 원리는, 거대한 별은 중력이 강합니다. 그래서 별이 살아 있을 때에는 핵융합 반응을 통해 열이 발생돼 별의 자체적인 중력과 평형을 이루며 별의 형태를 유지할 수 있습니다. 하지만 별이 죽게되면서 더 이상 핵융합 반응을 못하고 결국 자체 중력을 이기지 못하고 별이 붕괴하여 블랙홀이 되는것이죠.

2. 애초에 우주에 있는 성간물질이나 가스가 응축하면서 만들어진 블랙홀은 물질이 뭉쳐 자체적으로 강한 중력을 이길만한 열, 에너지를 만들지 못하고 붕괴되어 블랙홀이 될 수 있는 것이죠.

Answer 4

안녕하세요. 박재민 과학전문가입니다.

별이 중심핵의 핵연료를 소진하면 중심핵은 중력의 힘에 의해 붕괴하여 초신성 폭발로 별의 바깥층이 방출됩니다. 별은 수소와 헬륨 같은 원소가 핵융합을 통해 합쳐지면서 만들어지는데, 이러한 핵융합에서 방출되는 에너지가 중력과 상존관계에 있습니다. 이 중력과 에너지가 균형을 이루다가 별이 죽으면서 중력이 너무 강해져서 빛도 탈출할 수 없는 공간이 만들어지는 것입니다. 블랙홀은 별의 붕괴와 중성자별의 붕괴 그리고 가스의 직접 붕괴로 형성됩니다.

Answer 5

블랙홀은 대부분 대량의 별들의 수명이 끝날 때 형성됩니다. 별은 수소와 헬륨 등의 원소를 핵융합하여 에너지를 생산하는데, 이로 인해 별은 중력과 평형 상태를 유지합니다. 하지만 수명이 다해 더 이상 핵융합으로 에너지를 생산하지 못하게 되면 중력이 승리합니다.

더 큰 별들은 핵융합이 끝나면서 중대질량 붕괴라는 현상이 일어납니다. 별 내부에서 중력이 원자핵을 더 작은 크기로 붕괴시키는 과정이며, 이 때 매우 강력한 중력이 형성됩니다.

매우 큰 별들은 그 수명이 다하기 전에 초신성 폭발로 빛나며, 이 때 무량한 에너지가 방출됩니다. 이 과정에서도 남은 핵은 블랙홀을 형성하는 초정밀한 과정을 거칩니다.

블랙홀은 처음에는 그 크기가 매우 작기 때문에 다른 천체들과 상호작용하지 않으며, 주변 공간과 별들로부터 무엇인가를 '빨아들이는' 것은 아닙니다. 그러나 시간이 지남에 따라 블랙홀은 계속해서 더 많은 물질을 흡수하면서 점점 커지게 됩니다.