안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
블랙홀은 태양보다 질량이 최소 8배 이상 큰 거대 항성이 수명을 다하는 과정에서 탄생합니다. 태양 같은 일반적인 별은 연료를 모두 소모하면 외곽 물질을 우주로 방출하고 중심부는 백색왜성으로 변해 서서히 식어갑니다. 반면 거대한 별은 중심부 온도가 극도로 높아 수소 외에 탄소, 규소 등 무거운 원소들을 차례로 태우며 핵융합을 이어갑니다.
하지만 핵융합의 최종 단계에서 가장 안정적인 원소인 철이 생성되면 별은 더 이상 에너지를 만들어내지 못합니다. 이로 인해 밖으로 밀어내던 내부 압력이 순식간에 사라지면서, 별을 유지하던 중력과의 균형이 깨지게 됩니다. 지지 기반을 잃은 별의 거대한 질량은 중심을 향해 무서운 속도로 쏟아져 내리는데, 이를 중력 붕괴라고 합니다. 이 과정에서 중심부와 부딪힌 바깥층 물질들은 엄청난 충격파를 일으키며 우주 공간으로 무섭게 폭발해 날아가는데, 이것이 초신성 폭발입니다.
폭발 이후 중심부에 남은 잔해의 질량이 태양의 3배를 넘을 만큼 압도적이라면 중력 붕괴는 멈추지 않고 계속됩니다. 물질을 구성하는 원자와 중성자마저 무지막지한 중력을 버티지 못하고 으스러지며, 중심부는 부피가 제로에 가깝고 밀도가 무한대인 하나의 점으로 수축합니다. 이 지점을 특이점이라고 부르며, 특이점 주변에는 강력한 중력으로 인해 빛조차 빠져나올 수 없는 경계선인 사건의 지평선이 형성됩니다. 이 경계 안쪽은 어떤 신호도 밖으로 나올 수 없어 검은 구멍처럼 보이게 되며, 이것이 바로 우리가 말하는 블랙홀의 완성입니다.