블랙홀
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블랙홀(black hole)은 천체의 한 종류이다.
블랙홀의 표면은 통칭 사건의 지평선(Event Horizon)이라 불린다. 외부에서는 물질이나 빛이 자유롭게 안쪽으로 들어갈 수 있지만, 내부에서는 빛조차도 밖으로 나올 수 없기 때문에 이러한 이름이 붙었다. 특이점으로부터 사건의 지평선까지의 거리, 즉 블랙홀의 크기는 일반 상대성이론으로부터 블랙홀의 존재를 처음으로 끌어 낸 천체물리학자 슈바르츠쉴트의 이름을 따서 슈바르츠쉴트 반지름이라고 명명되었다.
스티븐 호킹등 현대 이론물리학자들의 견해에 따르면 사건의 지평선 표면에서도 에너지가 외부로 복사(Radiation)될 수 있다고 한다. 이러한 현상을 호킹 복사라고 한다.
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[편집] 생성 과정
일반적인 항성은 항성의 중심에서 일어나는 핵융합 반응으로 인한 압력과 별의 질량으로 인한 중력이 균형을 이루고 있다. 젊은 별은 핵에서 수소를 연료로 하는 핵융합 반응이 일어나고, 별이 늙어갈수록 이 과정은 헬륨, 탄소, 산소를 거쳐 최종적으로는 철로 이루어진 핵을 갖게 된다. 이런 상황이 되면 핵융합의 압력과 중력 사이의 균형은 급속히 깨지게 되고, 별은 중력 붕괴를 일으켜 수축하게 된다. 이러한 수축 과정에서 별의 표면에서도 핵융합 반응이 일어나게 되고, 이 반응이 초신성으로 관측되기도 한다.
초신성의 폭발 이후에 남은 잔해의 질량이 여전히 중력 붕괴를 면할 수 없을정도로 큰 경우에는 별의 핵은 계속 압축된다. 그 결과 발생하게 되는 것이 중성자성이고, 중성자성 마저도 자체의 질량에 의한 중력을 견디지 못할 경우에는 더더욱 압축되어 밀도나 중력의 세기가 무한대가 되는 하나의 점으로 수축해버리게 된다. 이 점을 특이점이라 한다. 특이점 근처의 공간은 매우 강한 중력에 의해 변형되고, 시간의 흐름은 늦어지며, 빛은 무한대의 적색 이동을 일으켜 관측할 수 없게 된다.
질량이 큰 항성이 중력붕괴를 일으킨 후 블랙홀이 되는 경우 외에도, 빅뱅(Big Bang)시의 높은 압력으로 인하여 매우 작은 크기의 마이크로 블랙홀이 생성되는 경우 또한 존재한다. 하지만 이 마이크로 블랙홀들은 호킹복사 - 질량이 작을 수록 복사가 활발하다 - 로 인하여 대부분이 소멸되고 현재는 존재하지 않을 것으로 추정된다.
[편집] 발견역사
| 연도 | 요지 | |
|---|---|---|
| 1783년 | 영국의 자연 철학자 미첼(John Michell)이 질량주변에서 빛이 휠 수 있고, 빛이 탈출할 수 없게 하는 천체가 존재할 수 있단 아이디어를 처음 제시. (13년 뒤 라플라스도 비슷한 제안을 함) | |
| 1915년 | 아인슈타인이 중력에 의해 공간이 휘어질 수 있다는 일반상대성 이론을 발표. | |
| 1916년 | 슈바르츠실트가 일반상대성 이론을 사용하여 슈바르츠실트 특이점을 발견. | |
| 1930년 | 찬드라세카르가 태양 질량의 1.4배보다 무거운 항성은 백색왜성(white dwarf)이 될 수 없음을 증명. | |
| 1939년 | 러시아의 물리학자 츠바키가 처음 생각해낸 개념을 바탕으로 오펜하이머,볼코프,란다우에 의해 중성자별(Neutron star) 등장. | |
| 1967년 | 안토니 휴이시와 조셀린 벨에 의해 중성자별(Neutron star) 발견. | |
| 1967년 | 휠러가 슈바르츠실트 특이점이라 불리는 개념을 '블랙홀'이라고 작명. | |
| 1971년 | 시그너스 X-1이 블랙홀일 가능성이 있다는 증거가 나오기 시작. | |
| 1974년 | 스티븐 호킹이 블랙홀이 증발한다(호킹 복사)는 것을 보임. |
[편집] 종류
[편집] 기타사항
1960년대 러시아의 물리학자들은 블랙홀을 얼어붙은 별(frozen star)라고 불렸다.
분류: 정리가 필요한 문서 | 상대성 이론 | 천체물리학 | 양자역학
