블랙홀의 가장 간단한 정의

블랙홀의 가장 간단한 정의 빛

 

조차도 표면을 벗어날 수 없을 정도로 밀도가 높은 물체입니다. 하지만 어떻게 밀도가 높을 수 있을까. 블랙홀의 개념은 다른 물체의 중력에서 벗어나기 위해 무언가가 얼마나 빨리 움직여야 하는지 생각함으로써 이해할 수 있습니다. 이것을 탈출 속도라 고합니다. 공식적으로 탈출 속도는 물체가 다른 물체의 중력적 인력을 파괴하기 위해 도달해야 하는 속도입니다. 탈출 속도에 영향을 미치는 두 가지 요소가 있습니다. 물체의 질량과 물체 중심까지의 거리입니다. 예를 들어 로켓은 지구의 중력에서 벗어나기 위해 11.2km/s까지 가속해야 합니다. 그 대신 그 로켓이 지구와 질량은 같지만 지름은 절반인 행성에 있었다면 탈출 속도는 15.8km/s가 될 것입니다. 질량이 같더라도 물체가 더 작고 밀도가 높기 때문에 탈출 속도가 더 큽니다. 물체의 크기를 더 작게 만들면 어떨까요. 우리가 지구의 질량을 반경 9mm의 구체로 뭉개 버리면 탈출 속도는 빛의 속도가 될 것입니다. 조금 더 작고 탈출 속도는 빛의 속도보다 큽니다. 그러나 빛의 속도는 우주의 속도 제한이므로 충분히 가까이다가 가면 그 작은 구체에서 벗어날 수 없습니다. 질량이 빛의 속도와 같은 탈출 속도를 갖는 반경을 슈바르츠실트 반경이라고 합니다. 슈바르츠실트 반경보다 작은 물체는 블랙홀입니다. 즉, 빛의 속도보다 더 빠른 탈출 속도를 가진 물체는 블랙홀입니다. 무언가를 위해 우리 태양의 질량은 반경 약 3km의 부피로 압착되어야 합니다. 블랙홀의 구조은 블랙홀에는 두 가지 기본 부분이 있습니다. 특이점과 사건 지평선입니다. 이벤트 지평선은 블랙홀 주변의 돌아오지 않는 지점입니다. 그것은 물리적 표면이 아니라 탈출 속도가 빛의 속도와 같은 곳을 표시하는 블랙홀을 둘러싼 구체입니다. 반경은 앞서 언급한 슈바르츠실트 반경입니다. 사건의 지평선에 대한 한 가지는 일단 물질 이 그 안에 있으면 그 물질은 중심으로 떨어질 것입니다. 이러한 강한 중력으로 인해 물질은 극도로 큰 밀도를 가진 작고 작은 부피의 한 지점으로 찌그러집니다. 그 점을 특이점이라고 합니다. 그것은 사라질 정도로 작아서 본질적으로 무한한 밀도를 가지고 있습니다. 물리학 법칙이 특이점에서 무너질 가능성이 있습니다. 과학자들은 이러한 특이점에서 일어나는 일을 더 잘 이해하고 블랙홀 중심에서 일어나는 일을 더 잘 설명하는 완전한 이론을 개발하는 방법을 연구하기 위해 적극적으로 참여하고 있습니다. 천문학자들은 블랙홀을 직접 정확하게 보지 못합니다. 대신 천문학자들은 주변 환경에 미치는 영향으로 블랙홀의 존재를 관찰합니다. 우리 은하의 중앙에 있는 블랙홀 자체는 감지하기가 매우 어려울 것입니다. 블랙홀을 연구하는 것은 간접 탐지에 크게 의존합니다. 천문학자들은 블랙홀을 직접 관찰할 수 없지만, 근처에 매우 크고 조밀한 물체가 있는 경우에만 설명할 수 있는 다른 물체의 행동을 볼 수 있습니다. 이 효과에는 블랙홀로 들어가는 물질, 블랙홀 주변에 형성되는 부착 디스크, 거대하지만 보이지 않는 물체를 공전하는 별이 포함될 수 있습니다. 전통적으로 천문학자들은 블랙홀의 두 가지 기본 클래스에 대해 이야기해 왔습니다. 블랙홀의 질량은 태양의 약 5-20배인 항성 질량 블랙홀이라고 부르는 블랙홀과 질량이 태양의 수백만에서 수십억 배에 달하는 블랙홀입니다. 초대 질량 블랙홀이라고 합니다. 항성 질량과 초거대 블랙홀의 차이가 있을까요. 오랫동안 천문학 자들은 중간 질량 블랙홀이라고 하는 세 번째 등급을 제안했지만, 지난 10년 동안이 등급의 블랙홀에 대한 가능한 증거를 찾기 시작했습니다. 거대한 별이 연료가 떨어지고 붕괴되면 항성 질량 블랙홀이 형성됩니다. 그들은 별처럼 삶을 시작했기 때문에 우리가 별을 발견하는 곳과 같은 곳에서 은하계 전체에 흩어져 있습니다. 일부 항성 질량 블랙홀은 쌍성계의 일부로 삶을 시작했으며, 블랙홀이 동반자 및 환경에 영향을 미치는 방식은 천문학 자에게 그 존재에 대한 단서가 될 수 있습니다. 초대형 블랙홀은 거의 모든 큰 은하의 중심에서 발견됩니다. 대부분의 은하는 광대 한 공간에 혼자 있는 것이 아니라 중력에 의해 하나 이상의 다른 은하와 연결되어 있습니다. 당신을 지구에 고정시키는 동일한 힘이 많은 개별 은하들을 함께 묶을 수 있습니다. 그룹은 서로 공전하는 두 개의 은하처럼 작을 수도 있고 천만 광년 이상 뻗어있는 수천 개의 은하로 이루어진 풍부한 코마 성단처럼 클 수도 있습니다. 이것들은 알려진 우주에서 가장 큰 물체이며, 훌륭한 천체 물리학 실험실을 만드는 많은 속성을 가지고 있습니다. 예를 들면 성단은 매우 느리게 변하므로 성단은 어떻게 형성되었는지에 대한 흔적을 유지합니다. 은하단은 초신성 폭발을 통해 가스가 배출되는 은하와 달리 시스템에서 가스를 보유하는 경향이 있습니다. 즉, 클러스터는 폐쇄형 시스템입니다. 클러스터의 화학적 구성을 연구함으로써 우주에서 핵 합성의 역사를 얻을 수 있습니다. 성단을 하나로 묶는 중력의 힘은 대부분 암흑 물질에서 비롯되며 성단은 우주에서 암흑 물질을 연구하는 훌륭한 방법입니다. 은하단에서 가장 눈에 띄는 부분 , 성단을 구성하는 모든 은하의 모든 별 은 성단을 구성하는 총합의 작은 부분이며 아마도 성단에서 가장 흥미롭지 않은 부분 일 것입니다. 예를 들어, 과학자들은 은하단에서 방출되는 X선을 연구합니다. X선은 클러스터의 중력에 의해 갇힌 뜨거운 가스에서 나옵니다. 이 가스는 별보다 성단의 전체 질량에서 훨씬 더 많은 부분을 차지 하지만 인간의 눈에는 완전히 보이지 않습니다!