블랙홀은 어떤과정을 통해서 생성되는지요?

Question

별은 중력에 의한 인력과 핵융합반응에 의한 척력이 평형을 이룬 상태가 안정된 상태인데, 핵융합 에너지가 떨어지면 힘의 균형이 깨져 에너지가 떨어진 만큼 수축해 가다가 마지막 순간에 별의 크기에 따라 블락홀이 된다고 하는데 자세한 내용이 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 김경욱 과학전문가입니다.

블랙홀은 매우 질량이 큰 별의 최후 단계에서 형성됩니다. 블랙홀이 형성되기 위해서는 질량이 충분히 큰 별이 있어야 합니다. 이러한 별은 그 크기가 매우 크기 때문에 중력이 매우 강합니다. 이러한 중력은 별 내부의 수소 원자들을 압축시켜서 핵융합 반응을 일으킵니다. 이 핵융합 반응은 별 내부에서 방출되는 열과 광선을 발생시킵니다.

그러나 별의 연료가 다 떨어지면 중력이 엄청나게 증가하면서 별은 망해버립니다. 망한 별은 폭발하면서 슈발드-차이설러 반응을 일으키며, 이 과정에서 매우 강한 중력을 가진 블랙홀이 생성됩니다. 블랙홀은 중력이 무한히 강력하기 때문에 빛도 포함하여 모든 것을 삼키는 것으로 알려져 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 별의 핵심에서는 핵융합 반응이 일어나면서 힘이 발생하고, 이 힘이 중력으로 인한 압축을 상쇄시켜 별이 안정된 상태를 유지하게 됩니다. 이때, 별의 질량이 작으면 핵심에서 발생하는 핵융합 반응의 에너지가 부족하여 별이 충분히 뜨거워지지 못해 중력에 의한 수축이 계속되어 백색 왜성으로 진화합니다.

그러나 별의 질량이 충분히 크다면, 핵심에서 발생하는 핵융합 반응의 에너지가 충분히 크기 때문에 중력으로 인한 수축을 상쇄할 수 있게 됩니다. 이러한 상태를 메인 시퀀스(Main Sequence)라고 하며, 대부분의 별들이 이 상태에서 대부분의 수명을 보내게 됩니다.

하지만 별에서 핵융합 반응의 연료가 다 쓰이면, 핵심에서 발생하는 핵융합 반응의 에너지가 부족해져서 중력에 의한 수축이 다시 시작됩니다. 이때, 수축으로 인해 온도와 압력이 증가하면서 핵심 주변의 물질은 더욱 밀집하게 되고, 핵심은 더욱 수축합니다.

이런 상황에서 별의 크기에 따라 블랙홀이 형성됩니다. 질량이 충분히 큰 별의 경우, 중력이 충분히 강해져서 빛도 탈출할 수 없는 공간인 이벤트 호라이즌을 형성합니다. 이벤트 호라이즌 안으로 물체가 들어가면, 중력에 의해 압축되어 블랙홀로 무한히 수축하게 됩니다.

블랙홀의 크기는 별의 질량과 직접적으로 관련이 있습니다. 일반적으로, 블랙홀의 질량은 최소 3.2 배의 태양 질량보다 큰 별이 형성될 때부터 가능하며, 더욱 큰 질량의 별에서는 더 큰 블랙홀이 형성됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

블랙홀은 대량의 질량이 매우 작은 부피 안으로 압축되어 엄청난 중력을 만들어내는 천체입니다. 이러한 질량의 압축은 고밀도의 물질을 생성하고, 그것이 더욱 압축되어 더 큰 중력을 만들어냅니다. 이런 과정은 별의 생애주기와 밀접한 연관이 있습니다.

블랙홀은 대부분의 경우, 거대한 별의 폭발로 생성됩니다. 별은 수소를 핵융합으로 에너지를 발생시키는데 사용하면서 지속적으로 내부에서 압력과 중력의 균형을 유지합니다. 하지만 수소 연소가 끝나면 별은 내부에서의 압력이 감소하게 되고, 중력이 더 강해져서 별은 압축되며 점점 더 작아지게 됩니다.

이러한 압축 과정은 일종의 연쇄 반응으로 이어지는데, 마지막에는 별이 매우 작은 크기로 압축되어 블랙홀로 변합니다. 이 과정에서, 별 내부의 질량은 블랙홀의 중심으로 압축되어 굉장한 중력장이 형성되며, 빛마저도 통과하지 못할 정도로 강한 중력을 만들어 냅니다.

Answer 4

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

블랙홀은 질량이 특정크기로 많았던 거대항성이 사멸하고, 중력에 의해 붕괴되어 한점으로 물질들이 뭉쳤을 때 빛이 탈출하지 못할만큼 강력한 중력이 한 점에 몰려있을 때 발생합니다.

즉, 충분한 질량과 크기를 가진 별이 죽어야 만들어질 수 있습니다.

감사합니다.