안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
Q. 별의 폭발은 왜 일어나는건지 궁금합니다.
별은 중력(별을 안쪽으로 계속 누르려는 힘)과 내부 압력의 균형속에서 살아가게 되는데, 핵융합을 통해 중심에서 에너지를 생성하여 바깥으로 밀어내는 압력을 주게 합니다. 별이 폭발하는 것은 더이상 핵융합을 지속할 수 없기 때문인데 이는 별이ㅡ 질량에 따라 태양질량의 8배 이상의 별들은 마지막 단계에 철까지 핵융합을 하게 되는데 철은 융합을 해도 에너지를 내지 않기에 더이상 핵융합으로 중력에 저항할수 없게 되면서 중력이 이기게 되며 별이 급격하게 붕괴되는 과정을 거치게 되는것이지요. 중심핵은 강하게 압축되어 중성자별이나 블랙홀이 되게 되고 바깥층은 반동으로 초신성이 일어나게 됩니다. 태양과 같은 별의 말기엔 백색왜성이 되게 되는데 다른 별의 물질을 흡수하다 임계질량인 찬드라세카 한계를 넘게 되면서 내부에서 탄소 핵융합이 폭발적으로 시작되고 초신성을 일으키게 합니다.
Q. 태평양과 대서양, 인도양이 있는데, 바다 수온이 가장 낮은 지역은 어디이며 가장 깊은 곳은 어디인지 궁금합니다.
태평양의 면적이 가장 넓습니다. 1억 6,500만km2로서 대서양(8,200만km2), 인도양(7,000만km2)보다 넓죠. 지구 해양의 약 46%를 차지합니다. 가장 깊은곳은 마리아나 해구이며 깊이가 약 11km정도로 서태평양에 위치해 있습니다. 태평양은 평균 수온이 19도이며 대서양은 17도, 인도양은 22도로 대서양의 평균수온이 가장 낮게 됩니다.
Q. 태양은 지구에서 측정할 수 없는 거리에 있는데도, 그 뜨거운 열과 빛을 발하는데, 그 빛과 열의 에너지는 어떻게 생성이 되는 것인가요?
태양의 경우 중심핵이 압력과 온도가 매우 높은데 약 1500만도 정도입니다. 지구 대기의 수백억배 수준인것이죠. 이로 인하여 수소 원자핵이 서로 융합할수 있께 되고 헬륨 원자핵으로 바뀌며 막대한 에너지를 방출시키게 되는데. 이를 양성자-양성자 연쇄 반응 즉 pp반응이라고 합니다. 두개의 수소원자핵이 융합하여 중양성자를 만들고 여기에 또 하나의 양성자를 결합하여 헬륨-3를 형성하고 헬륨-3 두개가 다시 융합하여 헬륨-4와 양성자두개 그리고 에너지를 만들게 되는데 매초 약 6억톤의 수소가 소모되며 5억9천만톤의 헬륨이 만들어지며 4*10^26W의 에너지가 만들어지게 된다고 알려져 있습니다.태양 내부는 핵, 복사층, 대류층, 광구, 채층과 코로나로 구성되어 있꼬 에너지가 중심에서부터 순차적으로 전달되며 태양에서 방출된 에너지는 빛의 형태로 우죽 ㅗㅇ간을 직진하고 진공상태인 우주도 전자기파는 톹ㅇ과할수 있기에 매질 없이도 전달을 하게 되고 지구에 도달하면 일부는 대기에서 산란, 일부는 지표면에 흡수되며 열 에너지를 전환하게 하지요. 이 열은 우리가 느끼는 햇볕의 따뜻함입니다.
Q. 인류는 언제쯤 우주여행을 할수 있을까요?
고도 약 400~600km사이에 있는 국제우주정거장의 경우 상업 우주비행으로 진입을 하고 있으며 민간인도 조만간 수억원~수백억원의 비용을 통해 우주 여행을 경험할수 있습니다. 또한 스페이스X사는 2030년 화성 유인탐사를 계획하고 있따고 하며 나사 또한 2040년 전후로 이를 추진하겠다고 하지요. 태양계 밖까지 가는데는 현실적으로는 불가능하며 조만간 우주에 나아가는것이 가능할 것으로 보여집니다!
Q. 블랙홀의 사건의 지평선은 어떤 개념이며, 그 너머의 공간은 현재의 과학으로 어떻게 설명되고 있나요?
사건의 지평선은 블랙홀에서 중력의 영향이 너무 크게 되어 빛조차 빠져나올수 없는 경계썬으로서 넘어가게 되면 다시는 외부로 정보를 전달할수 없는 지역입니다. 빛, 전파, 중력파도 밖으로 빠져나올수 없으며 현재까지 그 너머를 관측하는것은 불가하며 물리학적 모델은 수학적으로 예측하지만 실험적으로 검증이 어렵게 되는것이지요.2019년 발표된 처녀자리 M87 은하 중심의 블랙홀을 관측한 결과 우리가 본 그 블랙홀의 이미지는 실제로 사건의 지평선 주변에서 방출된 빛의 그림자를 관측하게 되었으며 2022년엔 우리 은하 중심의 블랙홀도 관측하게 되었답니다.