블랙홀은 어떻게 만들어지는건가요?

Question

전자는 페르미온으로 서로 같은 상태로 있을 수 없습니다.

강한 중력에 의해 밀도가 높아지고, 전자들의 축퇴압으로 평형상태에 있는게 백색왜성이라고 들었습니다.

이보다 더 강한 중력은 그 상태를 붕괴시켜 양성자와 전자가 합쳐져 중성자가 됩니다.

별의 중앙부터 연쇄적으로 중성자로 변하며 수축되어 결국 중성자 별이 됩니다.

중성자도 페르미온이므로 축퇴압이 발생하고 평행상태가 된겁니다.

이보다 더 강한 중력은 이 상태도 붕괴시켜 블랙홀이 되는데요

양성자가 전자와 합쳐지듯이 무슨 일이 벌어진건가요?

또 제가 쓴 글에 틀린 부분이 있나요?

Answer 1

안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.

블랙홀이 만들어지는 과정에 대해 잘 알고 계시는것 같습니다! 블랙홀은 매우 큰 질량을 갖ㄴ 별이 수명을 다하면서 형성되고 별이 진화하면서 핵융합을통해 연료인 수소를 태우게 되고 복사압이 발생하며 중력을 상쇄하고 별이 안정된 상태를 유지하게 ㅎ는것인데 최종단계에서 핵융합이 더이상 에너지를 생성하지 못하면서 중력에 의한 붕괴를 하게 되는것이지요. 별이 비교적 작은 질량을 가지고 있을때는 중력에 의해 붕괴되는것을 전자 축퇴압이 막아주는 상태가 되어 백색왜성이라는것을 형성하고 전자 축퇴압은 페르미온인 전자들이 같은 상태에 있을수 없다는 파울리 베타 원리에 의해 발생하게 되는 압력이라고 보시면 됩니다. 중성자별은 백색왜성보다 더 큰 질량을 가진 별이 전자 축퇴압을 이겨내고 중력붕괴가 더 진행되면서 나타나게 되는데 이때 양성자와 전자가 결합해 중성자로 변하는 과정이 일어나게 되고 중성자로 이룽저ㅣㄴ 밀도가 매우 높은 중성자별을 혀 ㅇ성하게 디ㅗ어 중성자 축퇴압이 중력을 상쇄해 더이상 붕괴되지 않도록 도와주고 중성자도 페르미온이기에 같은 원리로 추퇴압을 일으키게 하는것이지요. 이러한 중성자의 축퇴압도 더이상 견딜수 없을정도가 되는 강한 중력이 되게 된다면 블랙홀을 만들어내게 되는것이고. 블랙홀의 형성 과정에서 더잇아 어떤 종류의 축퇴압도 중력을 상쇄할수 없기에 물질이 무한히 작은 지점으루 수축되는 특이점을 만들어내게 되는것입니다. 양성자와 전자가 결합하여 주성자로 변한 후 중성자별 단계까지는 중성자 축퇴압에 의해 저항할수 있지만 그 이상으로 질량이 클 경우는 축퇴압을 더이상 중력이 이겨내지 못하게 되면서 붕괴가 이루어지고 블랙홀을 만들어내게 되는것ㅇ지요~ 중성자가 붕괴할때는 양자중력이나 기타 물리 현상이 일어날것으로 예측하고는 있지만 현재 이 단계에 대한 구체적인 물리학적인 설명은 명확하게 없습니다~