안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주에 지구처럼 생명이 살수있는 행성이 존재할까요?
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.우주에 지구처럼 생명체가 살수 있는 가능성은 충분히 있긴 하지요~ 왜냐하면 우주는 굉장히 넓으며 이 넓은 우주에 생명체가 지구에만 있다는 것은 너무나도 공간적인 낭비가 분명히 존재하기 때문이지요~ 하지만 아직까지는 생명체가 존재하는 행성을 지구이외에는 밝혀내진 못하게 되었습니다~ 이는 또한 역설적으로 우주가 굉장히 크기 때문잊이ㅛ~ 생명체가 살아 가기 위해선 지구에서처럼 생명체가 요구하는 환경을 만들어야 하는데 생명가능지대에 생명체가 살아야 하는 것을 의미하지요~ 적정한 거리와 온도로 인하여 물이 액체상태로 존재하여야 하며 안정적인 대기를 가지고 있어 행성을 보호하고 생명체가 호흡할 수 있는 환경을 제공하며 적정한 자기장을 가지고 있어 태양풍과 우주에서 오는 유해한 방사선을 차단하는 그리고 자기장을 통해 우주에서 오는 유해한 방사선을 차단하는 여러가지의 조건들을 갖고 있어야 합니다. 케플러 우주망원경은 케플러-186f, TRAPPIST-1 , 프록시마 센타우리 b 등 생명가능지대를 발견하게 되었으며 실제로 생명체가 사는지 안사는지는 차근차근 훗날 어젠가는 기술의 발전으로 찾아낼수도 있지 않을까 싶습니다!
지구과학·천문우주
Q. 오로라를 볼수있는곳은 극지방뿐인지
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.오로라는 극지방에서 주로 관찰되지만 드물게 극지방 이외에도 발생하기ㅗㄷ 합니다. 오로라가 지구 자기장과 태양풍의 상호작용으로 발생하는 현상인데 태양에서 방출된 고에너지 입자인 태양풍이 지구의 자기장과 상호작용하면서 발생하는 자연현상으로 양성자와 전자로 이루어진 입자들로서 지구로 도달하게 되면서 극지방으로 끌려가게 되는데 이 입자들이 지구 대기의 고층에 있는 산소와 질소와 같은 원자들과 충돌하며 에너지를 방출하는 과정이 오로라입니다. 산소 원자와 충돌하면 녹색과 붉은색의 오로라를, 질소 분자와 충돌하면 푸른색과 보라색의 오로라릅만들어내게 합니다. 오로라가 북반구에서 발생하면 북극광, 남반구에서 발생하면 남극광이라고 불리우게 됩니다. 오로라가 극지역에서 주로 보이는 것은 자기장이 자기의 극 근처에 발생하기 때문인데 지구는 거댁한 자석처럼 자기장을 가지고 있기에 북극과 남극 근처에서 이러한 현상이 나타나게 되는ㄱ ㅓㅅ이지요. 태양풍에 포함된 고에너지 입자들이 지구 자기장에 의해 극지방으로 끌려가게 되고 극지방의 대기 상층부에서 기체와 충돌하며 오로라를 형성하게 되는 것ㅇ비니다! 북반구의 노르웨이, 아이슬란드, 핀란드, 스웨덴, 캐나다, 알래스카, 러시아 북부 등에서, 남반구에선 오로라를 관찰할 수 있으며 남반구에선 남극대륙, 뉴질랜드 남섬, 호주 남부, 칠레 등에서 오로라르 관측하게 됩니다~ 만약 태양활동이 매우 강해지게 된다면 오로라를 볼수 있는 가능성이 높아지게 되는데 극지방이외에서도 오로라를 중위도지역에서도 발견할수 있게 되는것이지요~
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Q. 블랙홀의 크기 범위는 정확히 어떻게 기준을 정하나요
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.블랙홀의 크기를 정의하는것은 사건의 지평선 반지름을 기준으로 살펴볼 수 있으며 사건의 지평선은 블랙홀의 경계로서 빛조차 빠져나올수 없는 공간으로 정의하게 되는데 블랙홀 자체를 직접 관측할수 없겠지만 이 시간의 지평선까지의 거리를 통해 블랙홀의 크기를 정의할수 있께 되는것이지요~ 이 거리 자체는 슈바르츠실트 반지름에 의해서 정의되며 슈바르츠스트 반지름은 2*중력상수*블랙홀의 질량 / (빛의 속도)의 제곱 으로 계싼을 하며 회전하지 않거나 전하를 띄지 않는 이상적인 블랙홀에 의해 이값을 계산하게 되는ㄱ ㅓㅅ입니다! 위 식을 바탕으로 살펴본다면 블랙홀의 사건의 지평선 반지름은 질량에 비례하기에 더 큰 질량을 가진 블랙홀은 사건의 지평선 반지름이 더 커지게 된다느 것이며 항성질량의 블랙홀은 보통 태양의 질량의 3~10배 정도가 되게 됩니다. 따라서 수십 킬로미터 정도의 슈바르츠실트 반지름을 가지게 되는 것이지요. 초거대질량 블랙홀은 태양질량의 수백만~수십억배에 달하기에 슈바르치스 반지름이 형성되어 있고 이에 따라 수백만에서 수십억킬로미터정도의 슈바르츠실트 반지름을 가지게 되는 것ㅇ비니다~ 회전하는 블랙홀의 크기는 Kerr반지름을 이용하게 되는데 회전속도에 따라 사건의 지평선이 더 작아지게 될수도 있께 되는 것이지요. 블랙홀은 자체적으로 빛을 방출하지 않기에 직접 관측이 불가능하지만 크기를 간접적으로 중력렌즈 효과나 X선이나 감마선 등을 이용하여 관측할수 있게 되는 것입니다~ 2019년 호라이즌 망원경을 통해 사진을 찍게 된 M87은하의 경우 초거대질량 블랙홀로서 사건의 지평선 밪지름이 약 400억km정도로 밝혀져 있지요~
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Q. 백색왜성이 되기 위한 질량조건이 무엇이고 못된다면 무엇이 되나요
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.백색왜성이 되기 위한 질량조건은 초기 질량과 핵융합을 끝낸 후 남은 질량에 따라 결정되게 되며 별의 핵융합 이후 남은 핵의 질량이 찬드라세카 한계 이하여야 하며 찬드라세카 한계는 백색왜성이 안정적으로 존재할 수 있느 최대 질량이며 약 1.4태양질량으로 정의하게 됩니다. 별의 초기 질량이 이를 만드는데 중요한 역할을 하는데 별의 초기 질량이 8태양질량 이하여야 백색왜성을 만들게 되며 이러한 별들은 진화 과정에서 상당 부분이 질량을 잃게 되고 남은 질량이 찬드라세카 한계 이하로 유지되게 되는 것입니다! 초기 질량이 8 태양지량보다 크게 되면 별이 핵융합이 긑난 다음 중심부가 붕괴되며 초신성 폭발을 일으켜 중성자별이나 블랙홀을 만들게 합니다. 만약 중심부의 남은 질량이 1.4~3태양질량 사이가 되면 별의 중력 붕괴가 전자 축퇴압을 넘어서게 되며 중성자 축퇴압에 의해 균형을 이루는 중성자별로 변하게 되는것이지요~ 중성자별은 극도로 밀도가 높은 천체로서 전자와 양성자가 중성자로 변하게 되며 형성되는 과정을 거치게 되며 만약 남은 질량이 3태양질량 이상이 된다면 중심부의 붕괴는 중성자 축퇴압마저 극복하여 블랙홀로 붕괴되게 되는 것ㅇ빈디ㅏ~ 반대로 초기 질량이 너무 작게 되면 핵융합이 매우 미약하게 일어나거나 아예 일어나지도 않게 되며 0.08태양질량 미만이 되면 중심에서 충분한 온도를 달성하지 못하게 되며 핵융합을 시작하지 못해 갈색왜성을 만들게 됩니다. 핵융합을 하지 않기에 별이 아닌게 되는것이죠~ 또한 초기 질량이 작아 핵융합을 천천히 진행하면 적색왜성이 수십억년 동안 핵융합을 지속하게 되는것이며 적색왜성은 매우 오랜시간동안 에너지를 방출하기에 아직까지 우주의 나이로 볼때 적색왜성의 최후를 관측하진 못하긴 하였습니다~
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Q. 백색왜성은 언제까지 이어지고 끝은 무엇인가요
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.백색왜성은 별의 최후 진화단계중 하나이며 중소형 별이 마지막으로 남기는 잔해인것이지요~ 태양 같은 별들이 핵융합을 끝낸 후 중심부가 중력에 의해 붕괴되고, 외곽의 가스층이 우주로 날아가며 행성상 성운을 형성하고, 남은 중심부분이 백색왜성으로 남게 되는 것이지요~ 백색왜성은 매우 밀도가 높고 핵융합을 더이상 진행하지 않으면서 나타나게 되는 현상이죠~백색왜성은 별의 핵융합이 멈춘 이후 탄소-산소 아니면 헬륨의 핵으로 이루어져 있는 형태가 되는데 질량이 태양의 8배 이하인 별들이 핵 연료를 모두 소진하게 되면서 중심부가 붕괴하고 이 때 남은 무거운 핵이 백색왜성으로 변하게 되는 것이지요. 백색왜성은 작은 크기지만 질량이 크고 밀도가 매우 높은 상태가 되는 것입니다. 핵융합을 더이상 진행하지 않기에 더이상 에너지를 생성하지 않게 되지요~ 백색왜성은 핵융합을 하지 않기에 에너지를 방출하지 않기에 시간이 지나면서 천천히 식어가는 과정을 거치게 되는 것이죠. 백색왜성의 수명은 매우 길며 천천히 식으며 그렇기에 아직까지 완전히 식은 백색왜성은 발견하지 못하였습니다. 백색왜성이 끝나게 되면 흑색왜성이 되게 되는데 이는 열과 빛이 더이상 방출되지 않은 완전히 죽은 상태인것이죠. 흑색왜성이 되려면 수십조~수백조의 시간이 필요한것으로 보입니다. 현재 우주의 나이가 약 138억년으로 밝혀져있으니 아직까지 우리가 살고 있는 우주엔 흑색왜성이 존재하지 않게 되는것이지요~ 백색왜서은 전자 축퇴암에 의해 붕괴하지 않고 존재하게 되며 전자 축퇴압은 양자역학의 파울리 베타 원리에 의해 나타나며 동일한 에너지 상태에 두개의 전자가 동시에 있을수 없다는 원리를 이용하여 내부 중력으 ㅣ붕괴 압력을 견뎌내게 되는것입니다~ 백새고애성은 질량이 찬드라세카 한계인 1.4태양질량을 넘지 않아야 생기며 이 한계가 넘어섰을땐 전자 축퇴압만으로는 중력을 막을수 없기에 백색왜성은 붕괴하여 중성자별이나 블랙홀로 변하게 되는 것이죠. 만약 두개의 백색왜성이 서로 가까이 있게 된다면 이들이 서로 중력에 의해 더 가까워지고 충돌하거나 합병할수도 있게 되는것이지요~ 그렇게 되면 질량이 커져 찬드라세카 한계를 넘어 다시 붕괴하여 초신성을 일으키거나 블랙홀 등을 만들어내기도 한답니다~ 백색왜성은 우주의 시간 척도를 연구하는데 매우 중요한 역할을 하며 백색왜성은 그 나이를 정확하게 추정하게 되어 우리 은하의 나이나 달느 항성계의 나이를 추정하는데 중요한 역활을 하게 하는것 입니다~