천문학에서 블랙홀은 무엇이고, 어떻게 형성되는지요?

Question

블랙홀이 형성되는 과정에서 어떤 이론들이 제안되었는지, 이러한 이론들 중에서 어떤 것이 가장 유력한 것으로 여겨지는지에 대해서 설명이 필요합니다. 또한, 블랙홀이 형성되면 어떤 일이 일어나는지, 그리고 블랙홀에 대한 관측이 어려운 이유는 무엇인지도 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.블랙홀은 매우 질량이 큰 별이 끝나면서 형성됩니다. 이러한 별들은 중심부에서 발생하는 핵융합 반응으로 인해 방출되는 열에 의해 지속적으로 중력을 상쇄시키며 폭발하다가, 결국에는 중심부의 질량이 매우 커져서 그 질량으로 인해 빛도 포획하는 공간이 생기면서 블랙홀이 형성됩니다.

블랙홀의 형성과 관련된 이론으로는 렐라티비티 이론, 중성자 별 형성 이론 등이 있습니다. 이 중에서 렐라티비티 이론이 가장 유력한 것으로 여겨지며, 이론에 따르면 블랙홀의 형성은 중심부에서 끝나는 별의 질량이 매우 크게 증가하여 중력이 너무 강해져, 빛도 포획할 수 없는 공간이 생기는 것으로 설명됩니다.

블랙홀은 매우 강력한 중력을 가지고 있기 때문에, 블랙홀 주변의 물질이 블랙홀로 끌려들어가면서 매우 높은 온도와 압력을 발생시킵니다. 이러한 물질들은 블랙홀로 들어가면서 소멸되어 버리기 때문에, 블랙홀은 빛도 포획할 수 없는 어둠 속으로 감춰져 관측하기가 매우 어렵습니다.

그러나 블랙홀이 주변의 물질을 흡수하는 과정에서 방출되는 X선과 같은 방사선을 통해 간접적으로 관측할 수 있습니다. 또한, 블랙홀 주변의 물질이 회전하면서 생기는 원반 구조 역시 블랙홀의 존재를 추론하는 중요한 단서가 됩니다. 최근에는 이러한 관측적 증거를 통해 블랙홀의 존재와 성질을 조금 더 자세히 이해하는 데 기여하고 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.

음, 블랙홀은 중력의 당기는 힘이 너무 강해서 빛을 포함한 모든 전자기파가 빠져나가지 못하는 우주 공간이다. 물질은 만유인력에 의해 모든 다른 물질을 잡아당기는 힘을 낸다. 모든 물질은 중력을 갖고 있다. 우주 공간에서 물질이 어떠한 이유로든 작은 공간에 압축되면 강한 중력이 발생해 주변의 물질을 당기게 되고, 점점 더 커진다. 이렇게 물질이 많이 압축돼 중력이 빛을 빨아들일 정도가 되면 블랙홀이 된다.