안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
Q. 빅뱅직후 원시블랙홀은 어떻게 생성됬을까요
빅뱅 직후 생성된 블랙홀을 원시블랙홀이라고 하며 극도로 높은 온도와밀도를 가지는 초고에너지 플라즈마 형태였습니다. 일반적으로 항성이 붕괴하며 블랙홀을 형성시키는것과는 달리 원시 블랙홀은 물리적인ㄱ ㅘ정을 통해 생성도니것으로 보는데 빅뱅이후 초기 순간 양자요동으로 우주의 밀도가 완전히 균일하지 않았으며 일부 영역에서 물질이 평균보다 현저하게 밀집된상태였고 고밀도 영역은 자체 중력 붕괴를 겪었을 가능성이 높지요. 이 과정에서 특정 지역의 물질이 슈바르츠실트 반지름보다 작은 크기로 압축되어 블랙홀이 만들어졌을것입니다~! 빅뱅직후 10^-36~10^-32초 사이에 우주가 지수적으로 급격하게 팽창하는 인플레이션을 겪었고 밀도요동이 크게 증폭되어 특정한 영역에서 물질이 너무 빠르게 수축하며 중력붕괴를 겪으며 블랙홀을 만들었을수도 있찌요! 초기 우주엔 복사 지배 우주로서 높은 온도의 복사압이 존재했고 특정 지역에서 중력이 복사압을 초과하는 순간 해당 지역이 자체 중력으로 부괴하여 블랙홀을 형성했을수도 있습니다. 방사압을 이긴 중력붕괴라고하는 이 과정또한 원시 블랙홀형성중 하나로 보고 있습니다~원시 블랙홀은 질량이 매우 다양할수 있으며 플랑크 질량수준의 극소형 블랙홀일수도 있고 태양 질량의 수배~수천배일수도 있으며 초거대질량블랙홀일수도 있습니다! 이들의 초기 원시 블랙홀의 크기에 따라 생존 여부가 결정된것으로 봅니다! 원시블랙홀은 다양한 현대 우주론적 문제와도 연결되며 암흑물질이나 초거대블랙홀의 기원이나 우주 초 기의 구조 형성에 기여여부같은것들이 그 예입니다!
Q. 우리나라 겨울철이면 여름철이 되는 나라가 있다는데 왜그런가요 대표적인 나라는
우리나라가 겨울일때 여름인 나라가 존재하는것은 지구의 자전축 기울기와 공전궤도 때문인데요 지구는 태양 주위를 공전하면서 자전축이 기울어져 있습니다. 이 기울기로 지구의 반구에 따라 계절이 반대로 나타나게 되고 북반구가 태양을 향하면 여름, 멀어지면 겨울 남반구는 그 반대의 형태가 나타나게 되는것이지요!우리나라가 겨울이라면 호주, 뉴질랜드, 브라질, 아르헨티나, 칠레 등은 반대인 여름이 된답니다! 남반구의 여름은 북반구의 여름보다 더 덥게 되는데 지구의 공전궤도 때문입니다! 지구는 원형으로 도는것이 아니라 타원형으로 돌게 되는데 태양과 지구의 거리가 여름과 겨울에 다르고 12월~1월은 지구가 태양에 가장 가까운시기이기에 남반구의 여름은 더 덥게 되는것이지요!
Q. 지구 내부 구조를 이해하는 데 필요한 핵심 지식은 무엇인가요???
지구 내부 구조는 크게 4개의 층으로 구분도는데, 지각, 맨틀, 외핵, 내핵이지요~ 이들은 지진파를 이용하여 확인하게 되었는데 P파와 S파의 특징을 이해하면 돕니다! P파는 모든 상태를 통과할수 있으며, S파는 액체를 통과하지 못하기에 외핵에서 차단되어 그 존재를 확인하게 된것이지요.지구내부는 화학적인 구분외에도 기계적 성질에 따라 암석권과 연약권으로도 구분할수 있으며 판구조론또한 지구 내부를 알기 위해서 필요한 짓기입니다!
Q. 블랙홀 주변에서도 항성과 같은 별이 만들어질 수 잇는 이유가 무엇인가요?
과거엔 블랙홀 주변에서는 항성이 형성되는게 어렵다고 생각했지만 최근 연구에선 블랙홀 주변에서도 별이 만들어 질수 있음을 밝혔다고 합니다~! 과거엔 강력한 중력장과 강한 방사선, 많은양의 에너지 방출, 강한 유체역학적 불안정성에 의해서 블랙홀 주변에선 가스와 먼지가 모이기 어려워 별이 만들어질수 없다고 생각하였지만, 최근의 연구에선 별이 생성될수 있따고 밝혀지는데 블랙홀 주변엔 강착원반과 토러스의 형태 가스구름이 존재하는데 이 가스가 적절한 온도와 밀도를 가지게 되면서 중력붕괴를 일으켜 별을 형성할수 있따고 보게 된것이지요~! 또한 블랙홀근처의 강착 원반에서 충격파와 유체 역학적 흐름이형성되고 이 충격파가 주변 가스를 뭉쳐 별이 태어나는 씨앗을 형성할수 있따고 보고 있으며 블랙홀 주변의 가스 구름이 강한 중력에 의해 압축될수 있끼에 더 쉽게 붕괴하며 새로운 별을 형성할수 있게 되어 별 형성을 도울수 잇따고 보는 것이지용!
Q. 우리 우주에서는 쌍성형태의 항성계가 가장 일반적인가요?
우주에선 쌍성형태의 항성계가 가장 일반적인 형태로 알려져 있는데 쌍성은 일반적으로 형성 과정에서 중력과 각운동량의 영향을 받게 됩니다! 별은 거대한 분자구름에서 형성되는데 이 과정에서 쌍성이 많이 생기는 것은 별이 생성될때 가스와 먼지가 중력에 의해 수축하며 회전을 하게 되고 각운동량이 너무 커지면 하나의 별로 뭉치기 어렵고 두개 이상의 별로 나뉘어 형성되기에 각운동량이 클수록 단독 항성보다 쌍성계를 형성하게 되는것이지요! 분자 구름이 붕괴하며 하나의 원시별을 형성하게 되면 주변의 작은 가스 덩어리들이 함꼐 붕괴하며 추가적인 별을 형성하는 경우가 많게 되고 별들ㅇ느 단독으로 형성되기보다 쌍성이나 다중성계로 형성될 확률을 높이게 되는것입니다! 관측결과에 따르면 우리 은하엔 항성의 약 50~75%정도가 쌍성계 또는 그 이상의 별로 밝혀져 있으며 쌍성계가 흔하면 태양계처럼 단독 항성이 있는 행성계는 드물다고 할수 있껬찌요!