블랙홀(Black hole)

블랙홀

◆ 정의

항성이 진화의 최종단계에서 폭발후 수축되어 생성된 것으로 추측되는, 강력한 밀도와 중력으로 입자나 전자기 복사, 빛을 포함한 그 무엇도 빠져나올 수 없는 시공간 영역입니다. 블랙홀은 거대한 별이 그 자체의 중력 아래 붕괴하여 특이점이라고 불리는 무한 밀도의 점을 만들 때 형성됩니다.

 

◆ 형성

• 항성 블랙홀 : 핵연료를 소진하고 초신성 폭발을 겪은 거대한 별들의 잔해에서 형성됩니다. 중심핵은 붕괴하고, 톨만-오펜하이머-볼코프(TOV) 한계로 알려진 임계 질량을 초과하면 블랙홀이 형성됩니다.
• 초대질량 블랙홀 : 은하의 중심에 존재하며 태양보다 수백만 또는 수십억 배 더 무겁습니다. 정확한 형성 과정은 여전히 연구 중이지만, 물질의 강착과 다른 블랙홀과의 병합을 통해 시간이 지남에 따라 성장할 수 있습니다.

 

◆ 유형

• 항성 블랙홀 : 항성 블랙홀의 질량은 일반적으로 태양 질량의 몇 배에서 수십 태양 질량까지 다양합니다.
• 중간 질량 블랙홀 : 이 블랙홀의 질량은 태양의 100배에서 100,000배 사이인데 형성 과정은 여전히 연구 중입니다.
• 초대질량 블랙홀 : 이 블랙홀은 수백만 또는 수십억 태양 질량을 초과하는 가장 큰 블랙홀이며 은하의 중심에 위치합니다.

 

◆ 속성

• 사건의 지평선 : 물질과 빛이 블랙홀의 질량을 향해 안으로 들어갈 수만 있고 밖으로 나올 수는 없는 시공간상의 경계인데 그 무엇도, 심지어 빛마저, 사건의 지평선 안쪽에서 바깥쪽으로 탈출할 수 없습니다.
• 특이점 : 블랙홀의 중심에는 질량이 무한한 밀도를 가진 무한히 작은 점으로 압축되는 특이점이 있습니다.
• 강착 디스크 : 물질이 블랙홀로 떨어질 때, 그것은 강착 원반이라고 불리는 원반 모양의 구조를 형성합니다. 중력에 의해 물질이 안쪽으로 나선형으로 회전하여 마찰로 인해 가열되고 X선을 포함한 강한 방사선을 방출합니다.
• 제트 형성 : 일부 블랙홀은 강력한 입자 분출과 극에서 방출되는 방사선을 보여줍니다. 활동은하핵에서 종종 볼 수 있는 이 제트들은 강한 자기장과 물질이 블랙홀로 떨어지면서 발생하는 것으로 생각됩니다.

 

◆ 효과

• 중력 렌즈 : 블랙홀은 거대한 중력 때문에 주변의 빛의 경로를 휘게 하여 중력 렌즈라고 알려진 현상을 만듭니다.
• 시간 확장 : 블랙홀에 가까워질수록 중력은 더 강해져 블랙홀에서 더 멀리 떨어진 관찰자에 비해 시간이 느려집니다.
• 스파게티화 : 물체가 블랙홀에 접근하면 조수의 힘이 너무 강해져 스파게티처럼 수직으로 늘어지고 수평으로 압축됩니다. 이 현상은 스파게티화라고 알려져 있습니다. 그것은 물체의 다른 부분에 작용하는 중력의 상당한 차이로 인해 발생합니다.