항성 질량 블랙홀의 크기는 왜 다른 초대질량 블랙홀의 크기보다 작을까요?

Question

항성 질량 블랙홀 단일의 크기는 왜 초대질량 블랙홀의 크기에 미치지 못 하고 많이 작을까요? 초대질량 블랙홀은 아주 옛날부터 있었다고 들었는데요 항성 질량 블랙홀은 지금도 우주에서 탄생하고 있지 않나요?

Answer 1

안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.

블랙홀의 크기는 질량과 밀도에 따라 결정됩니다. 질량이 커지면 중력이 강해지고, 더 많은 물질을 끌어들여 더 커지게 됩니다. 초대질량 블랙홀은 매우 큰 질량을 가지고 있기 때문에 그 크기도 매우 커지지만, 항성 질량 블랙홀은 질량이 적기 때문에 그 크기도 작아집니다.

또한, 항성 질량 블랙홀은 현재 존재하는 항성 질량보다 더 큰 질량을 가진 천체들이 끌어들여져서 형성됩니다. 이러한 천체들은 우주의 일부 지역에서만 형성되기 때문에, 항성 질량 블랙홀은 초대질량 블랙홀보다 형성 빈도가 적습니다.

또한, 우주의 전체 질량 중에는 항성 질량보다 훨씬 더 많은 양의 물질이 존재합니다. 이러한 물질이 서로 충돌하거나 중력작용을 통해 끌어들여져 합쳐지면서 더 큰 질량의 천체들이 형성될 수 있습니다. 이러한 과정에서 초대질량 블랙홀이 형성될 가능성이 더 높아지는 것입니다

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

블랙홀의 크기는 그것을 형성하는 항성의 질량과 밀도, 그리고 항성 질량 블랙홀의 경우, 형성 과정에서의 질량 감소 등에 의해 결정됩니다.

항성 질량 블랙홀은 항성 질량의 수십 배에서 수백 배까지의 질량을 가지는 블랙홀입니다. 이러한 블랙홀은 항성 질량을 가진 항성이 그 수명의 끝에서 폭발하면서 형성됩니다. 이 과정에서 항성 질량 블랙홀은 항성의 중심부가 중력 붕괴하여 하나로 합쳐지는 과정을 경험합니다. 이 과정에서 블랙홀의 질량은 항성 질량보다 약간 작아질 수 있습니다. 또한, 블랙홀의 질량은 블랙홀 주변에 있는 물질이 흡수되는 과정에서 증가할 수도 있습니다.

반면, 초대질량 블랙홀은 수천에서 수십만 배까지의 질량을 가지는 블랙홀입니다. 이러한 블랙홀은 더 극도의 조건에서 형성됩니다. 예를 들어, 매우 밀도가 높은 원자핵 충돌 혹은 초기 우주의 조건과 같은 곳에서 형성될 수 있습니다. 이러한 과정에서 블랙홀의 질량은 블랙홀을 형성하는 과정에서 충돌한 물질의 질량에 비례하여 결정됩니다. 따라서, 초대질량 블랙홀은 그 크기가 항성 질량 블랙홀보다 크게 형성될 수 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.블랙홀은 질량이 충분히 크면서 충분히 조밀한 항성의 코어가 중력 붕괴를 일으켜 형성됩니다. 이 때, 항성 질량 블랙홀과 초대질량 블랙홀의 크기 차이는 중력에 의해 결정됩니다. 항성 질량 블랙홀은 수십 배 이상의 질량을 가진 대질량 천체에서 형성되기 때문에 초대질량 블랙홀보다 훨씬 작습니다.

블랙홀의 크기는 질량뿐만 아니라, 그것을 둘러싸는 사건의 지름(사건 반지름)에 따라 결정됩니다. 사건 반지름은 질량과 질량 밀도에 비례합니다. 따라서 항성 질량 블랙홀은 초대질량 블랙홀보다 밀도가 낮기 때문에 사건 반지름이 더 큽니다.

또한, 현재까지 알려진 바에 따르면 항성 질량 블랙홀은 우주의 초기에 형성되었을 가능성이 높습니다. 반면 초대질량 블랙홀은 매우 밀집된 중심부에서 거대한 질량의 충돌로 형성될 수 있습니다. 이러한 충돌은 매우 드물기 때문에 초대질량 블랙홀의 수는 매우 제한적입니다.