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천문학 별자리이야기

은하계의 다양한 초신성 폭발과 블랙홀 현상과 구조를 손쉽게 풀어보자

by 허쉬열전 2024. 1. 18.

 
 
 
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우주에서는 수많은 별들이 탄생하고 소멸하기를 반복하는데요, 이러한 우주현상들을 관측하면 우리 지구와는 다른 여러가지 특징들을 발견할 수 있답니다. 대표적인 예로는 초신성 폭발(Supernova)이라는 천체현상이 있는데요, 이는 태양 질량의 수배 이상인 항성이 수명을 다해 폭발하면서 엄청난 에너지를 방출하는 현상입니다. 이때 발생하는 빛은 몇억 광년 떨어진 곳에서도 관측될 정도로 강력한데요, 이를 통해서 우주의 나이를 추정하기도 합니다. 이번 포스팅에서는 다양한 우주현상 중 한가지인 초신성 폭발에 대해 자세하게 알아보도록 하겠습니다.

블랙홀

초신성 폭발이란 무엇인가요?

초신성 폭발은 말 그대로 매우 밝은 신성폭발을 의미합니다. 즉, 거대한 항성이 백색왜성으로 진화하다가 마지막 단계에서 다시한번 밝게 빛나는 상태를 말합니다. 이렇게 큰 별이 어떻게 갑자기 죽게되는 걸까요? 이것은 적색거성의 죽음과 관련이 있다고 하는데요, 적색거성은 표면온도가 높아 수소핵융합 반응이 활발해서 많은 양의 물질을 태울 수 있지만 점점 커짐에 따라서 내부 압력이 높아져 결국 핵융합반응이 멈추게 됩니다. 그렇게 되면 중심부의 온도가 낮아지고 헬륨핵융합 반응이 일어나면서 점차 어두워지고 부피가 팽창하게 되는데요, 이로 인해 중력붕괴가 일어나게 되어 수축하며 최후를 맞이하게 됩니다.

 

초신성 폭발 후 남은 잔해는 어떤 모습인가요?

초신성 폭발 이후 남는 잔해는 중성자별 또는 블랙홀 입니다. 먼저 중성자별은 강한 자기장을 가지고 있어서 주변의 모든 물질을 끌어들이는 성질을 가지고 있습니다. 또한 밀도가 매우 높기 때문에 원자폭탄 수십개만큼의 위력을 가진다고 하네요. 다음으로 블랙홀은 아주 무거운 별이 죽을 때 생기는 천체로서, 주위의 공간을 모두 흡수하여 작은 점처럼 보이는 천체입니다. 하지만 실제로는 엄청나게 빠른 속도로 회전하고 있으며, 제트라는 가스를 분출한다고 해요. 그리고 시간이 지나면 서서히 증발되어 없어진다고 합니다.

 

우주는 왜 늙지 않을까요?

 

우리가 살고있는 지구는 약 46억년전에 태어났는데요, 그렇다면 우주는 언제쯤 생겨난걸까요? 놀랍게도 우주는 빅뱅이론에 의하면 138억년 전에 만들어졌다고 합니다. 현재 과학기술로는 아직 우주의 나이를 정확히 알 수 없지만, 이론상으로는 무한히 오래되었을 것이라 추측하고 있습니다. 그러나 최근 연구결과에 따르면 우주는 계속 성장하고 있다는 주장이 제기되고 있습니다. 특히나 '허블상수'라고 불리는 절대광도값이 증가함에 따라 우주의 나이는 더욱더 젊어질 것으로 예상된다고 합니다.

우주에서도 중력이 작용하나요?

중력이란 질량을 가진 물체 사이에 서로 끌어당기는 힘입니다. 따라서 우주 공간에서는 모든 물질들이 자유롭게 움직이기 때문에 중력이 작용하지 않습니다. 하지만 아주 멀리 떨어진 곳이라면 얘기가 달라지는데요, 태양으로부터 약 1억 5천만km 떨어져 있는 명왕성 주변에선 미세한 중력이 존재한다고 해요. 또한 달 표면에서의 중력은 지구표면의 6분의 1밖에 되지 않는다고 하니 엄청난 차이네요!

 

우주는 왜 팽창할까요?

빅뱅이론에 따르면 태초에 대폭발(Big Bang)이 일어나면서 우주가 생성되었고, 이 때 생긴 에너지가 점차 흩어지면서 현재의 우주가 되었다고 합니다. 그렇다면 이렇게 큰 폭발이 일어났는데 어떻게 지금처럼 안정되어 있을까요? 그것은 빅뱅 이후 계속해서 새로운 물질이 만들어지고 소멸되는 과정을 반복했기 때문이에요. 즉, 우주가 팽창하면서 점점 밀도가 낮아지고 있다는 뜻이죠. 이러한 이론을 뒷받침하듯 허블망원경으로 관측한 결과 먼곳일수록 더욱 빠른 속도로 팽창하고 있다고 하네요.

블랙홀은 어떤 모습인가요?

일반적으로 블랙홀은 빛조차 빠져나올 수 없을 만큼 강한 중력을 가지고 있어서 검게 보이는 천체라고 알려져있습니다. 그러나 실제로 관찰하면 대부분의 별과는 달리 매우 밝은 빛을 내는 경우가 많아요. 왜냐하면 강력한 X선을 방출하기 때문이지요. 그리고 일부 블랙홀은 중성자별 또는 펄서 등 다른 천체들을 흡수하기도 하는데 이를 병합이라 부릅니다. 이때 발생하는 에너지는 초신성 폭발때보다도 훨씬 크다고하니 어마어마하네요.

우리가 사는 세상 밖엔 과연 어떤 일들이 일어나고 있는지 궁금하지 않으신가요? 앞으로 펼쳐질 무궁무진한 우주이야기 기대해주세요!

우주에서도 중력이 작용하나요?

중력이란 질량을 가진 물체 사이에 서로 끌어당기는 힘입니다. 따라서 우주 공간에서는 모든 물질들이 자유롭게 움직이기 때문에 중력이 작용하지 않습니다. 하지만 아주 멀리 떨어진 곳이라면 얘기가 달라지는데요, 태양으로부터 약 1억 5천만km 떨어져 있는 명왕성 주변에선 미세한 중력이 존재한다고 해요. 또한 달 표면에서의 중력은 지구표면의 6분의 1밖에 되지 않는다고 하니 엄청난 차이네요!

우주는 왜 팽창할까요?

빅뱅이론에 따르면 태초에 대폭발(Big Bang)이 일어나면서 우주가 생성되었고, 이 때 생긴 에너지가 점차 흩어지면서 현재의 우주가 되었다고 합니다. 그렇다면 이렇게 큰 폭발이 일어났는데 어떻게 지금처럼 안정되어 있을까요? 그것은 빅뱅 이후 계속해서 새로운 물질이 만들어지고 소멸되는 과정을 반복했기 때문이에요. 즉, 우주가 팽창하면서 점점 밀도가 낮아지고 있다는 뜻이죠. 이러한 이론을 뒷받침하듯 허블망원경으로 관측한 결과 먼곳일수록 더욱 빠른 속도로 팽창하고 있다고 하네요.

블랙홀은 어떤 모습인가요?

일반적으로 블랙홀은 빛조차 빠져나올 수 없을 만큼 강한 중력을 가지고 있어서 검게 보이는 천체라고 알려져있습니다. 그러나 실제로 관찰하면 대부분의 별과는 달리 매우 밝은 빛을 내는 경우가 많아요. 왜냐하면 강력한 X선을 방출하기 때문이지요. 그리고 일부 블랙홀은 중성자별 또는 펄서 등 다른 천체들을 흡수하기도 하는데 이를 병합이라 부릅니다. 이때 발생하는 에너지는 초신성 폭발때보다도 훨씬 크다고하니 어마어마하네요.

우리가 사는 세상 밖엔 과연 어떤 일들이 일어나고 있는지 궁금하지 않으신가요? 앞으로 펼쳐질 무궁무진한 우주이야기 기대해주세요!