별의 무덤중의 하나인 ("블랙홀") > 행 성

안녕하세요

수메르입니다.

MAXPUA 님께서 자율게시판에 질문을 올리셔서 이렇게 겁없이 글을 올려봅니다.

저는 이쪽분야에 전문가가 아니라.. 그냥 고등학생 수준의 글로 제가 알고있는 얄팍한 지식으로

몇자 끄적여 보겠습니다..

(아마 별 님이나 지식탐험자 분들이 더 자세한걸 알고 계실겁니다 ㅎ)

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자자.. 저도 이분야에 전문적인 지식이 없으니 고등학생수준으로 살짝 말씀드리겠습니다.

일단 블랙홀은 "별" 과 관련이 현재로써는 "정설" 로 여겨질만큼 대단히 관련이 깊습니다.

바로 "별"의 죽음뒤에 여러갈래의 운명중에 한가지가 "블랙홀"이기 떄문이지요

일반적으로 물리적우주공간속에서의 천체들 중에 "별" 이라 함은 우리가 알고 있는 "행성'과는 달리

스스로 "빛"을 발하는 천체를 말합니다.
물론 "별"도 여타 다른 천체들과 "행성'들 처럼 중력(인력)을 가지고 있지요.

하지만 행성들과는 비교도 안될 정도로 강력한 "중력"을 가지고 있습니다.

일단 우리의 태양계의 태양을 예로 들어 설명을 해보자면

우리의 귀여운 태양은 엄청난 중력으로 태양계의 여러 행성들과 그에따른 위성들과 소행성들

그리고 우주의 성간 가스들과 얼음 입자들. 그리고 태양계밖의 머나먼 곳의 혜성들까지 영향을 주어 끌어들일만큼

지구라는 행성에 비교조차 안될 만큼 강력한 중력을 가지고 있습니다.

하지만 태양의 엄청난 인력은 태양이라는 천체 자체 스스로에게도 많은 영향을 줍니다.

여타 중력을 지닌 천체들은 끌어 들이는 중력의 힘에 맞게 밀어내는 척력도 함께 지니고 있습니다.

말그대로 "힘의 균형"을 이루고 있지요

쉽게 설명하자면 중력에 의해 천체의 핵을 향하여 360도 전방향에 똑같이 작용을하며 끌어 들이면서

천체의 그 겉 형태를 유지 할 수 있는 이유는 그에따른 척력도 존재함입니다.

그것은 전자들의 움직임을 칭하는 "전자 축퇴압"이라는 힘인데

"전자"들의 특성상 압력이 강해지며 "밀도가 조밀"해질 수록 자신들을 가두는 "공간이"적어질수록

더욱 "빠르게 움직이며" 더욱더 많은"에너지"를 발산합니다..

그런 "전자들의 축퇴압" 은 행성 자체의 중력에 맞서 "힘의 균형"을 이루며 행성의 모습을 유지하지요

그에 비교적 다르게 태양이라는 "별"은 그 엄청난 중력을 자신이 가지고 있는 "산소, 헬륨, 가스,메탄"등등을

스스로 "핵융합"을 하며 그 폭발로 인하여 스스로 행성들의"전자축퇴압"의 역할을 하며 유지하고 있지요.

하지만 그에따른 "핵융합 폭발"에 필요한 그런 요소들이 "고갈"되어 더이상 그런 힘의 균형을 유지 시켜줄 수 있는

힘이 없어지게 된다면 어떻게 될까요?..

바로 별은 스스로의 엄청난 "중력"에 대항하여 버틸 힘이 없어져 버리며

스스로 "내파" 하게 됩니다.

별의 "내파"라 함은 말 그대로 스스로 "내부 폭발"을 일으킵니다..

더이상 자신의 엄청난 "중력"에 대항하여 버틸 힘이 없어진 태양이라는 "별"은 스스로 내부 "핵"방향으로

360도 전 방향으로 "내파"를 하게 됩니다..

이때에 당연히 "큰 폭발"을 일으키며 자신의 "질량"을 함께 물리적인우주공간밖으로

많은 수의 "X선"들과 "중력파"를 일으키며 아시다시피 "초신성의 폭발"을 하게 됩니다.

이떄에 "별" 의 운명이 결정되어 지게 되는 것입니다.

"내파"후 별의 죽음뒤의 운명은 "별의 질량에 의해 결정이 됩니다'

★내파 하기전의 생전의 별이 가지고 있는 질량


★내파 하는 폭발 순간에 별이 가지고 있던 질량의 손해량

이 두가지 경우 입니다..

고등학생들이 보는 저서에 보면 "찬드라세카르의 한계점" 이라는 이론이나옵니다.

물리학자인 "찬드라세카르"의 "찬드라세카르의 한계점"이라는 이론에 의하면

별의 내파후에 그별의 운명은

"별이 생전에 가지고 있는 질량의 현재 태양계의 태양을 기준으로 1.6태양질량" 을 기준으로 삼아

★그 이상의 질량이면 블랙홀이 되며

★그 이하의 질량이면 "백색왜성"과 "중성자 별" 이 되어버린다는 그의 이론이었습니다

★또한 별이 내파하며 그전의 질량이 1.6태양질량 이상이었다고 하더라고 폭발로인하여 질량을 소모해버리면

블랙홀은 피할수 있습니다

★또한 별이 내파 하며 "임계둘레"가 지표면 둘레와 "일치"하게 되면 블랙홀이 되어버립니다

(물론 현재의 찬드라세카르의 한계점 이론은 변경되었습니다 " 아마 2태양 질량 이상일 것입니다 ..^^:;ㅠ)

예를 들어 우리의 태양계의 태양의 20태양질량을 가진 별이 내파를 하였다고 한다면. (블랙홀 하데스 기준)

"초신성 폭발" 이후에 별은 시공간의 균열이 생기며 그자리에 "특이점"을 기준으로한

말그대로 "빛조차 엄청난 질량의 중력에 의해 지표면 밖으로 나가지 못하는" 블랙홀이 되어 버립니다.

보통의 사람들은 그냥 시커먼 블랙홀의 형태를 보며 그것이 전부 블랙홀이라 생각하지만

실제로는 블랙홀 지표면 안에 있는 가로세로 10cm x 10cm 의 극도로 조밀한 시공간의 균열인

"특이점"이야 말로 실지로 블랙홀의 모습이라 할 수 있습니다.

블랙홀의탄생에 있어 별의 "질량"과 함꼐 중요한 부분은 바로 "임계둘레"라는 것인데.

"임계둘레"라 함은 행성이나 별같은 천체의 중력의 힘을 어기어 우주 밖으로 나아갈수있는

"탈출속도"에 의한 것입니다.

그러한 "임계둘레"가 지표면과 일치하게 되거나 그 이상이 되어 버린다면

절대속도(현제 까지는이겠지만) 인 빛의속도 29만9792km/sec 로도 탈출하지 못하는 블랙홀이 되어버립니다.

그리고 칠흑같은 암흑인 블랙홀을 발견하기 위해서는 블랙홀 자체의 엄청난 중력에의해

주변의 "성간가스"들이 빨려들어가며 서로의마찰로 인한 "x선"들의 열복사에너지를 측정하여 그 위치를 알 수 있습니다.

여기서 블랙홀이 물리학에서 중요하고도 현재까지도 매력이 넘치는 부분은

★블랙홀의 지표면에서는 엄청난 중력으로 인하여 "시공간이 굴절" 되어 버리며

블랙홀을 바라보고 있는 블랙홀 지표면둘레의 10000만배 거리에서 바라보는 우주선내부의 우주인들의 시간에 비해

블랙홀 지표면에 도달해있는 장소에서는 "중력 시간 지연" 현상을 뛰어넘어

시간이 "거의 정지"해 있는 현상을 일으킵니다.

(물론 블랙홀의 지표면에 도달할 수 있는 기술은 현재 존재하지 않습니다.

블랙홀자체의 엄청난 "중력"과 "조석력"에 의하여 지표면에 도달은 커녕 지표면

둘레의 1000배 이상에서 부터 산산조각 나버릴테니깐요)

★인터넷자료들을 보면 블랙홀의 "특이점" 주위로 마치 "은하"처럼 소용돌이 치는 모습을 보신 적이 있을 것입니다.

블랙홀은 그런 중력 원반의 소용돌이 안에 빨려들어가는 갖가지 물질들 서로가 만들어내는 에너지들을

마치 "저장"이라도 하듯이 몰려 있습니다.

우리의 멋쟁이 물리학자들은 그런 "에너지"를 효율적으로 활용할 수 만 있다면 "핵융합"보다 엄청난 에너지를 무공해로

얻을 수 있을 거라 생각하며 연구를 계속 하고 있습니다

★블랙홀의 엄청난 중력에 의해 시공간의 굴절로 인한 "중력 시간 지연" 현상에 의해 시간이 우주라는 물리적공간속에서

그러한 천체들의 중력들 사이에 서로 위치에 따라 "다르게 흘러가게 함"을 알 수 있는 것 외에도

"웜홀" 이라는 특정 "시공간의 구멍"을 만들어 말그대로 다른 "3차원 이외의 곳"으로 갈 수 있다는 이론도

탄생하게 되었습니다.

★블랙홀 이론들이 정립되기전에 이미 "일정 속도 이상의 빠른 속도로" 우주의 시공간을 이동을 하여

다시 원위치로 돌아오 게 된다면 출발하기 직전의 자신들의 모습을 발견 할 수 있다는 이론도 확립이 되었습니다.

★블랙홀의 힘이 상상이 가지 않으시다구요?

그렇다면 이 이야기를 들려드리지요.

우리 태양계가 속해 있는 은하를 중심에서 회전 시키고 있는 .

수백 수십억 수천억 이상의 태양계들을 그 엄청난 중력으로 끌고 있는 "블랙홀"을 근래에 발견 할 수 있었습니다

(물론 블랙홀들의 중력의 세기들은 각각 가지고 있는 질량에 의해 비례 됩니다.)

아무리 질량이 매우 많은 블랙홀이라 할지라도 지표면의 둘레가 넓으면 넓어 질수록 그에 작용하는

"조석력"의 세기는 줄어 들게 되기 마련입니다.

끝으로 여담이지만

우리 집에서 8광년정도의 가까운 곳에 위치하고 있는 -

아프리카 "도곤"족들이 자신들의 고향 이라 가리키는 "시리우스 쌍성"들중에 시리우스B 라는 천체는

살아 생전에 태양과도 같은 "별"이었습니다.

(시리우스는 A 와 B 가 있습니다)

시리우스B는 "백생왜성"으로써 크기는 지구와 견주어도 그리 큰 차이는 없지만

그의 "밀도"는 태양보다 훨씬 "높은 밀도"를 가지고 있습니다.

-시리우스B는 내파 당시에 충분한 양의 질량을 폭발로 인하여 소모를 하였거나

그전의 질량이 블랙홀과 같은 어두운 죽음이 되기엔 적은 양이었기에

지금처럼 중력에 의해 "그러지 못할 때까지" 서로 수축이 되고 수축이 되어

지금처럼 "엄청난 높은 밀도"를 가진 "차가운 빛을 내는 백색왜성"이 되어버렸답니다.

헉헉..쉴세 없이 타자만 쳤네요.

쓰고 밥먹으려 하다 보니 너무 성의가 없이 썼다고도 볼 수 있을 정도로 난잡해진것 같네요..

책도 안보고 아는 아는데로 끄적여 놓은 것이니... (이해하기 쉽게 고등학생 수준 정도로)

많은 질타보다는 "추가"를 많이 해주시길 부탁드립니다.