블랙홀은 어떻게 생기고 존재하는지 궁금해요.
블랙홀이 중력이 강해서 빠져나오지 못한다고 하는데요. 우주에서 어떻게 중력이 강하고 몰려있는 곳이 생겼는지가 궁금합니다. 감사합니다.
3개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.
블랙홀이 어떻게 생기는 지는 아직 정확하게 관측된 사실이 없습니다. 그래서 가설을 세우고 계산을 통해 이론적으로 생기는 과정을 유추할 수 있습니다. 블랙홀은 태양 질량의 수백배가 되는 별의 죽음으로 생성될 수 있으며, 애초에 우주에 있는 성간물질이나 가스가 응축하여 만들어질 수 있습니다. 태양 질량의 수백배가 되는 천체가 굉장히 작은 크기로 응축했기 때문에 중력이 굉장히 크죠. 이는 빛조차 빠져나오지 못합니다.
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 됩니다.
애초에 우주에 있는 성간물질이나 가스가 응축하면서 만들어진 블랙홀은 물질이 뭉쳐 자체적으로 강한 중력을 이길만한 열, 에너지를 만들지 못하고 붕괴되어 블랙홀이 됩니다.
안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.
블랙홀은 매우 높은 질량을 가지고 있어서 중력이 매우 강한 천체입니다. 블랙홀이 형성되는 과정은 별의 진화와 관련되어 있습니다.
별의 수명: 블랙홀은 별의 수명이 다해 중심부에서 발생합니다. 별은 핵융합 반응에 의해 에너지를 발생시키면서 중력과 열에 의해 균형을 유지합니다. 그러나 별에서 핵융합 연료가 소진되면 중력이 승리하여 별의 중심부는 압축되고 냉각됩니다.
중심부 붕괴: 중심부의 압축과 냉각이 진행되면 별은 그 크기가 감소하면서 중심부에 밀집된 질량은 계속 증가합니다. 이로 인해 중력은 더욱 강해지고, 중심부는 더욱 밀집됩니다.
블랙홀 형성: 어느 정도 질량이 축적되면 중력은 자체를 이겨내는데 더 이상 저항할 수 없게 됩니다. 이 때 중심부는 블랙홀의 사건 근처로 무한히 수축하며, 이 과정에서 시공간이 왜곡되어 블랙홀의 사건 근처는 격렬하게 중력이 강해지고 탈출이 불가능한 영역이 됩니다. 이렇게 형성된 블랙홀은 주변의 물체를 흡수하여 계속해서 질량이 증가하게 됩니다.
블랙홀은 매우 특이하고 신비로운 천체로서 아직도 많은 미스터리가 남아있습니다. 하지만 천문학자들은 블랙홀의 형성과 동작 원리를 이해하려고 노력하고 있으며, 고에너지 천문학 관측과 이론적 연구를 통해 블랙홀의 다양한 특성을 밝혀내고 있습니다.
블랙홀은 매우 강력한 중력을 가진 천체로서, 매우 큰 질량을 가진 별이 끝나는 단계에서 형성됩니다. 블랙홀은 알려진 최대 질량을 가진 물체로서, 주변 물체나 빛마저도 잡아당기는 중력을 가지고 있습니다. 이로 인해 블랙홀 주변에 빛도 투과하지 않는 가장 어두운 영역인 사건의 지평선(event horizon)이 형성됩니다.
블랙홀의 형성은 대략적으로 다음과 같은 과정으로 진행됩니다:
별의 진화: 블랙홀은 무게가 매우 큰 별이 죽을 때 형성됩니다. 별은 수행한 핵융합 반응에 의해 에너지를 발생시키고 그 에너지로 중력과의 평형을 유지합니다. 그러나 별의 연료가 소진되면서 중력이 승리하여 별은 콜라필라성 폭발(중심 부분이 붕괴하고 외부로 폭발하는 현상)이 발생하게 됩니다.
중력 붕괴: 콜라필라성 폭발 이후, 남아있는 핵은 중력 붕괴를 일으키며 밀도가 무한히 커지게 됩니다. 이때 블랙홀의 형태가 생기는데, 이는 우주에 존재하는 모든 물체를 자기 자신과 합치려고 하는 매우 강력한 중력을 가지고 있습니다.
사건의 지평선 형성: 블랙홀의 중력은 빛마저도 포획하여 투과할 수 없도록 만듭니다. 이것을 사건의 지평선이라고 합니다. 사건의 지평선을 넘어서는 무엇도 블랙홀로부터 도망칠 수 없으며, 이로 인해 블랙홀은 자기 자신의 정보를 우주에 전달할 수 없게 됩니다.
블랙홀은 우주에 대한 매우 흥미로운 연구 대상이며, 천문학자들은 블랙홀의 특성과 성질을 연구하는 데 많은 노력을 기울이고 있습니다.