별이 폭발해서 블랙홀이 되는 원리가 무엇인가요?

Question

별이 수명을 다해서 폭발하면 강력한 중력을 가진 블랙홀이 된다고 알고 있는데요

왜 별이 폭발하면 블랙홀이 되는지 원리가 궁금합니다

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

별이 폭발해서 블랙홀이 되는 원리는 '중성자 별 붕괴' 라고 불리는 과정을 거쳐 일어납니다.

중성자 별은 매우 큰 질량을 가진 별입니다. 이러한 별은 핵융합 반응을 통해 에너지를 발생시킵니다. 그러나 연료인 수소와 헬륨이 모두 소진되면 별은 중력에 의해 압축됩니다. 이 과정에서 별의 온도와 밀도는 급격하게 상승하게 되는데, 이 때 중성자라는 물질이 생성됩니다.

중성자는 매우 밀도가 높은 물질로서, 원자핵이 서로 밀접하게 뭉쳐있는 상태입니다. 중성자 별에서는 이러한 중성자가 중력에 의해 다시 압축되면서, 더욱 높은 밀도의 물질이 생성됩니다. 이 과정은 중성자 별의 질량에 비례하여 계속 반복되는데, 마지막에는 질량이 너무 크게 되어 중성자 별은 붕괴를 일으키고, 블랙홀이라는 물체가 생성됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

별의 수명이 다하면, 별 내부에서 일어나는 핵융합 반응 중 탄소, 산소, 질소 등의 핵성분이 소진되면서 중심부에 중력 붕괴가 일어납니다.

이 과정에서 별의 질량이 매우 커지고, 중심부에는 매우 높은 밀도의 물질이 축적되고, 이러한 질량 축적은 별이 폭발하는 즉, 초신성 폭발로 이어집니다.

그리고 별이 살아 있을 때는 별의 중력과 내부의 핵융합으로 인한 에너지가 균형을 이루지만, 내부의 핵에너지를 다 소모하면, 외부로 팽창하는 힘이 없어지고 내부로 수축하는 중력만 남아서 한없이 수축하게 됩니다. 그렇다 보니 태양보다 25배 이상의 질량을 가진 큰 별은 초신성 폭발 이후 남아 있는 질량도 큰데, 그것이 태양 질량의 3배 이상이면 중성자별의 단계를 초월해 블랙홀이 되는 것입니다.

즉, 말씀처럼 질량이 아주 큰 별이 죽음에 이르는 과정에서 블랙홀이 생기는 것입니다.

Answer 3

안녕하세요. 장대은 과학전문가입니다.

간단하게 말하자면 초신성 폭발 후 별의 중심핵이 극단적으로 압축되어 남아있는 상태에서 더 압축되면 물질이 붕괴해 블랙홀이 만들어지는것 입니다

감사합니다