밀집성이 중력붕괴로 블랙홀을 형성하게 되는 밀집성의 질량은 얼마나 되나요?
중성자 축퇴압이 밀집성을 지지하지 못하게 되면 밀집성이 중력붕괴하게 되고 이렇게 일어난 중력붕괴로 블랙홀을 형성하게 되는 밀집성의 질량은 얼마나 되나요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
블랙홀의 형성과 관련된 질량은 매우 큰 값입니다. 블랙홀의 질량은 충분히 크고 밀집된 별이나 천체가 중성자 축퇴압을 지지하지 못할 때 형성됩니다. 이러한 현상은 매우 극단적인 상황에서 발생하며, 대부분의 별이 이러한 질량을 가지지 않습니다.
블랙홀의 질량은 일반적으로 태양 질량의 수십 배에서 천문학적으로 큰 것은 수억 배에 이릅니다. 예를 들어, 슈와르츠실트 반지름(블랙홀의 사건 지표 반지름)이 3 km인 블랙홀은 약 3 태양 질량 정도의 질량을 가질 것으로 예상됩니다. 더욱 질량이 큰 블랙홀은 더 강력한 중력을 가지며, 더 강력한 중력 붕괴를 초래합니다.
블랙홀은 우주와 중력에 관한 매우 흥미로운 연구 대상이지만, 아직까지 정확한 질량 측정은 어렵습니다. 이는 블랙홀 자체가 빛을 투과하지 않아 직접 관측하기 어렵기 때문입니다. 따라서 블랙홀의 질량은 간접적인 방법을 사용하여 추정되고 있습니다.
안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.
중성자 축퇴압은 중성자 별 내부에서 발생하는 압력으로 중성자 별의 질량이 충분히 크면 중성자 축퇴압이 밀집성을 지지하지 못하게 되어 중력붕괴가 일어나게 됩니다. 이때 중력붕괴로 형성되는 블랙홀의 질량은 중성자 별의 질량과 관련이 있습니다. 일반적으로 중성자 별의 질량은 태양의 수십배에서 수백배에 이르며 이에 따라 블랙홀의 질량도 수십배에서 수백배로 측정됩니다. 하지만 이는 매우 큰 질량이므로 정확한 수치를 말씀드리기는 어렵습니다. 감사합니다.
도움이 되셨다면 아래 추천과 좋아요 부탁드립니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
밀집성(密集星, compact star)은 내부 물질의 밀도가 매우 크고 핵융합 반응이 더 이상 일어나지 않는, 항성의 최종 진화 형태를 말하는 용어이다.
모든 항성은 주계열성으로부터 시작하여 죽음을 맞을 때까지 핵융합 작용을 통해 에너지를 생산하는데, 항성의 가스 압력이 중력과 평형을 이루는 지점에서 항성의 물리적 크기가 결정된다. 그러나 핵융합을 할 물질을 모두 소비한 진화 최후 단계의 항성은 그 질량이 일정 수준을 넘을 경우 매우 작은 부피만큼 압축된다. 이는 복사 에너지가 더 이상 생산되지 않아 중력이 복사압을 이기기 때문이다. 다만, 질량이 작은, 적색 왜성과 같은 별은 밀집성으로 진화하지 않는다고 여겨지고 있다.
중심부에 고밀도의 물질이 남았을 경우에도 그 물질의 양에 따라 진화 양상은 두 가지로 달라진다. 상대적으로 질량이 작을 경우 축퇴가스압은 중력보다 커서, 평범한 항성이었을 때와 비교하면 그 덩치가 매우 작아지기는 하나 일정 크기를 유지하고 더 이상 줄어들지 않는다. 여기에 해당하는 대표적 천체가 백색 왜성과 중성자별이다.
그러나 질량이 보다 클 경우 중력이 모든 힘을 이기게 되며 물질은 무한히 압축된다. 대표적인 천체가 블랙홀이다.
형성
별 진화의 일반적인 끝점은 밀집된 별의 형성이다.
모든 활동성 별은 결국 내부의 핵융합으로 인한 외부 복사 압력이 더 이상 항상 존재하는 중력에 저항할 수 없게 되는 진화 지점에 도달하게 된다. 이런 일이 발생하면 별은 자체 무게로 붕괴되어 별의 죽음을 겪는 과정을 겪게 된다. 대부분의 별의 경우 밀집성이라고도 알려진 매우 밀도가 높고 밀집된 별 잔해가 형성된다.
밀집된 별은 내부 에너지를 생산하지 않지만 블랙홀을 제외하고는 붕괴 자체로 인해 과도한 열이 남아 있는 상태로 대개 수백만 년 동안 방출된다.
최근의 이해에 따르면, 빅뱅 이후 초기 우주의 위상 분리 중에 밀집별이 형성될 수도 있었다. 알려진 소형 물체의 원시 기원은 확실하게 결정되지 않았다.