블랙홀
검은(black) 구멍(hole)
블랙홀은 천체의 강한 중력에 의해
빛이 빠져 나올 수 없어
관측했을 때에 검게 보이는 천체를 뜻합니다.
2022학년도 수능 지구과학1에도
블랙홀과 관련된 문항이 출제되었습니다.
정답은 2번이라고 합니다.
처녀자리 M87은하에서 관측된
블랙홀 사진이 자료로 출제되었네요.
블랙홀이란느 개념의 시작은 다음과 같습니다.
1783년 영국의 성직자이며 자연 철학자였던 미첼(John Michell)은
뉴튼(Isaac Newton)의 역학과 중력 이론을 기초로
별이 무거우면서도 크기가 작으면
별 표면에서 빛 조차 빠져나올 수 없게 되어
별이 보이지 않을 것이라고 주장하였습니다.
이후 아인슈타인(Albert Einstein)이
1915년 일반상대성이론을 발표하고
같은 해 슈바르츠실트(Karl Schwarzschild)가
블랙홀의 수학적 해를 발견함으로써
비로소 블랙홀을 현대 물리학적으로
이해할 수 있게 되었습니다.
블랙홀에서 빛이 빠져나오지 못하는 영역의
바깥 경계면을 사건의 지평선(event horizon)이라고 합니다.
사건의 지평선은
블랙홀의 질량에 따라 정해지는
슈바르츠실트 반지름에 위치합니다.
질량이 태양과 같은
블랙홀의 슈바르츠실트반지름은
3km라고 합니다.
사건의 지평선 안쪽에서는
어떠한 빛도 빠져나올 수 없다고 했는데요,
이론적으로는 호킹 복사라는 것이 나온다고 합니다.
하지만 아직 관측적으로 검증되지 않았다고 합니다.
블랙홀의 존재는
사건의 지평선 밖에서 일어나는 일을 관측함으로써
알아냅니다.
사건의 지평선 바깥쪽에서
어떤 물질이 유입되면
부착 원반이라는 것이 형성됩니다.
이 원반은 가열되어 빛을 내게 되는데,
이 빛을 관측함으로써
블랙홀을 확인하게 됩니다.
인류가 최초로 확인한 블랙홀은
백조자리 X-1입니다.
우리은하의 중심부에도
블랙홀이 있다고 합니다.
사실 대부분의 은하 중심부에는
태양 질량의 수백만 배에서 수십억 배에 이르는
초대질량 블랙홀(supermassive black hole)이 있다고 합니다.
블랙홀
참 흥미로운 대상이 아닐 수 없습니다.
다음으로 나사에서 공개한
블랙홀 관련 이미지를
감상해보도록 하겠습니다.
마지막 사진은
우리 태양의
수백만 배에서 수십억 배의 질량을 가진
초대질량 블랙홀(supermassive black hole)을
보여주고 있습니다.
초대질량 블랙홀은
은하의 중심부에 묻혀 있는
엄청나게 밀도가 높은 물체입니다.
이 사진에서 중심부에 있는 초대질량 블랙홀은
강착 원반에 둘러싸여 있습니다.
이 원반은 은하의 먼지와 가스가
중력에 이끌려 구멍 위로 떨어지면서 형성됩니다.
또한 블랙홀의 스핀에 의해
동력을 공급받는 것으로 여겨지는
강력한 입자로 구성된 분출물도 나타나 있습니다.
오늘은 블랙홀에 대해 알아보았습니다.
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