천문학

블랙홀이 우주의 모든 물체를 끌어당긴다면 왜 그 주위에 빛이 있습니까?

블랙홀이 우주의 모든 물체를 끌어당긴다면 왜 그 주위에 빛이 있습니까?



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나는 일부 블랙홀 이미지를 보았고 이에 관한 영화(예: 성간)를 본 적이 있습니다. 주변에 조명이 있는 이유가 궁금합니다. 빛이 빠져나갈 수 없다는 걸 알면서도. 누군가 나에게 이것에 대해 알려줄 수 있습니까? 감사.


글쎄, 당신은 여기 부분적으로 맞습니다. 블랙홀은 모든 것을 가두어 이벤트 지평선 내부. 사건의 지평선 밖에서 물질 (및 에너지)은 여전히 ​​중력에서 벗어날 수 있습니다. 이는 사건의 지평선 너머로 블랙홀의 탈출 속도가 빛 자체의 속도보다 빨라지기 때문입니다.

따라서 블랙홀 주변에서 보는 빛은 사실 물질과 에너지일 뿐입니다. 외부 사건의 지평선. 다시 말해 블랙홀 내부에 실제로 존재하지 않는 빛과 물질을 보고 있는 것입니다. 이 "물질"은 일반적으로 광속의 큰 부분으로 블랙홀을 공전합니다.


별을 스파게티 스트립으로 만들기

별과 같은 우주의 물체를 상상해보십시오. 별이 블랙홀에 가까워지면 한 쪽이 다른 쪽보다 더 세게 당겨집니다. 별의 한 쪽이 다른 쪽보다 블랙홀에 더 가깝기 때문입니다.

중력의 끌어당김은 블랙홀에 가장 가까운 쪽에서 더 강하고 더 멀리 있는 쪽에서 약할 것입니다.

중력의 이러한 차이("조석력"이라고 함)로 인해 별이 분리됩니다. 마치 파스타 반죽 덩어리를 스파게티로 끌어 당기는 것과 같습니다.

때때로 천문학자들은 다른 은하에서 이런 일이 일어나는 것을 관찰할 수 있습니다. 기술명은 '조석 교란 사건'이지만 별이 블랙홀에 너무 가까이 다가가서 떨어져 나갔다는 의미일 뿐입니다.

다음은 스파게티화가 어떻게 생겼는지에 대한 예술가의 인상입니다.


발견: 우주에서 가장 빠르게 접근하는 물체

우주의 대부분이 우리에게서 멀어지고 있습니다. 우리가 특별히 혐오감을 느끼는 것이 아니라 우주가 팽창하여 대부분의 다른 은하를 밀어내고 있다는 것입니다. 먼 은하에서 오는 빛은 이 확장된 공간을 통해 우리를 향해 이동하며, 이 공간은 빛을 더 길거나 더 붉게 확장합니다. 그 결과, 대부분의 은하의 스펙트럼은 적색편이를 보인다.

이제 천문학자들은 우연히 가장 큰 것을 발견했습니다. 푸른거대한 블랙홀이 우리의 길을 던졌을 수도 있는 성단에서 지금까지 본 적 없는 변화입니다.

짧은 거리에서 중력은 우주의 팽창을 역전시켰으므로 약간의 청색편이가 일반적입니다. 태양계도 은하계도 팽창하지 않습니다. 우리은하를 포함하는 약 75개 은하의 국부군(Local Group) 및 mdash 집합도 확장되지 않습니다. 사실, 로컬 그룹의 가장 큰 멤버 인 안드로메다 은하가 우리를 향해 움직이고 있습니다. 그것은 초당 300km의 블루 시프트를 가지고 있습니다.

그러나 천문학자들은 초속 1,026km의 청색편이로 국부군 경계 너머에 있는 물체를 발견했는데, 이는 안드로메다 은하의 별이 세운 이전 기록인 780kps를 훨씬 능가하는 것입니다. "극단적인 것은 항상 재미있습니다." 이 발견뿐만 아니라 초기 발견도 수행한 Harvard&ndashSmithsonian Center for Astrophysics의 천문학자 Nelson Caldwell이 말합니다. "그것도 완전한 사고였어!"

천문학 자들은 제트 나 폭발이 우리를 향해 파편을 쏠 때 더 빠른 속도를 기록했지만 별, 성단 또는 은하의 본체가 이러한 극단적 인 청색 편이를 나타내는 것을 본 적이 없습니다.

Caldwell과 그의 동료들은 지구에서 5,400만 광년 떨어진 처녀자리 은하단의 중심부에 위치한 거대한 타원 은하인 M87 주변의 성단의 도플러 이동을 측정하고 있었습니다. 두 개의 거대한 은하&mdashAndromeda와 우리 은하수&mdash만 있는 Local Group과 달리 Virgo 클러스터에는 수십 개의 큰 은하가 있습니다. M87은 구 상체라고 불리는 엄청나게 밀집된 성단을 보유하고 있습니다. 우리은하에는 약 160개의 알려진 구상성단이 있는 반면 M87은 약 10,000개를 자랑합니다. 더욱이 M87의 중심에는 태양보다 60억~70억 배나 무겁고 우리 은하 중심을 차지하고 있는 400만 배 이상의 질량을 가진 우리 은하를 왜소하는 블랙홀이 있다.

2005년에 천문학자들은 우리 은하의 중심 블랙홀이 걷어차 버린 소위 초속도 별을 발견했다고 보고했습니다. 20년 전에 제안된 아이디어에 따르면 쌍성계가 블랙홀에 충분히 근접할 때 하나의 별이 떨어져 에너지를 보존하기 위해 많은 양의 에너지를 잃고 다른 별은 빠른 속도로 쏘아집니다.

다른 삼체 시나리오는 Caldwell의 팀이 최초의 초속도 구상 성단이라고 부르는 것을 설명할 수 있습니다. M87의 블랙홀이 실제로 서로 공전하는 두 개의 블랙홀로 구성되어 있다면 너무 가까이에 있는 성단을 날려버릴 수 있습니다. 성단의 중력으로 인해 두 개의 블랙홀이 조금 더 가까워져서 성단으로 전달되는 궤도 에너지를 잃게 됩니다. 만약 그것이 우리 방향으로 돌진한다면, 그것이 탄생한 은하가 초당 1,307km의 적색편이를 가지고 있더라도 큰 청색편이를 얻을 수 있다. 천문학자들은 그들의 연구를 다음과 같이 제출했습니다. 천체 물리학 저널 편지.

"그것은 매우 흥미로운 물체입니다."라고 연구원들과 제휴하지 않은 플로리다 공과대학의 천문학자 Daniel Batcheldor가 말했습니다. "과거 M87 중심에 쌍성 블랙홀이 있었던 것으로 의심되지만 지금은 없다고 생각합니다." 쌍성 블랙홀은 각각 고유한 블랙홀을 가진 두 개의 큰 은하 이후에 발생할 수 있습니다. 함께 부수십시오. 게다가, 그러한 은하 합병은 M87의 거대한 크기를 설명할 것입니다. 중심 블랙홀이 여전히 두 개의 분리된 초질량 블랙홀이었다면, 성단을 멀리 던질 수 있었을 것입니다. 그러나 Batcheldor는 청색편이된 물체가 우리를 향한 빠른 속도를 설명하는 M87의 저편에 있는 왜소은하가 은하 속으로 곤두박질치고 있는 것일 수 있다고 말합니다.

추가 관찰이 중요합니다. "M87에서 튀어 나왔다는 사실을 확인하려면 그 거리를 알고 싶습니다."라고 Caldwell은 말합니다. 허블 우주 망원경은 성단의 가장 밝은 별을 엿볼 수 있어 얼마나 멀리 있는지 알 수 있습니다. M87보다 가까우면 사출 시나리오에 유리합니다.

극단적인 청색 편이에도 불구하고 물체는 확실히 옆으로 움직이는 움직임이 있기 때문에 우리를 치지 않을 것입니다. 그러나 그것은 외로운 미래에 직면해 있습니다. "이것은 결국 처녀자리를 떠나 은하단 사이에 있게 될 것입니다."라고 Caldwell은 말합니다. "정말 이진 블랙홀 메커니즘에 의해 방출되었다면 아마도 몇 개 더 있을 것입니다. 우리는 확실히 계속 찾을 것입니다."


성경은 블랙홀의 존재에 대해 무엇이라고 말합니까?

간단히 말해서 블랙홀은 성경에서 논의할 이유가 없는 주제입니다. 성경은 인류가 어떻게 하나님과 화해 할 수있는 가라는 한 가지 주요 주제를 다른 모든 것보다 전달하기위한 것입니다. 그런 이유로 우주의 많은 측면이 성경에 언급되지 않은 채 남아 있습니다. 이것은 성서가 그러한 사상과 모순된다는 의미가 아닙니다. 또한 성경이 그들에 대해 거짓된 것을 가정한다는 의미도 아닙니다. 그것은 단지 그러한 개념이 책의 요점을 벗어났다는 것을 의미합니다. 예를 들어 자동차 소유자 매뉴얼에는 엔진 오일을 확인하는 방법이 설명되어 있지만 Henry Ford의 역사에 대해서는 설명하지 않을 수 있습니다.

현대 이론에 따르면 블랙홀은 흥미로운 물체이지만 다른 물체와 동일한 물리 법칙을 따르는 물체입니다. 모든 행성, 별, 소행성 등은 주변 환경에 중력을 가합니다. 물체에 가까울수록 당기는 힘이 강해지고 멀어지기가 더 어려워집니다. 지면에서 끌어당기는 지구의 중력을 극복하려면 엄청난 힘이 필요합니다. 로켓이 행성에서 멀어질수록 중력이 약해지기는 하지만 우주선은 궤도를 돌고 있는 동안에도 여전히 지구의 중력에 영향을 받습니다.

우주선이 우주를 여행할 때 중력에 따라 물체와 일정한 거리를 유지해야 합니다. 더 많은 질량을 가진 물체는 더 강한 중력장을 갖습니다. 두 물체가 가까울수록 중력이 더 강하게 끌어당깁니다. 우주선의 로켓이 매우 강력하지 않으면 우주선이 별이나 행성과 같은 큰 몸체에서 벗어날 수있는 힘이 부족한 거리가 있습니다. 우주선이 너무 가까이 이동하면 우주선은 선회하거나 더 가까워질 수 있지만 엄청난 추력을 가하지 않고는 절대 멀어질 수 없습니다.

우주선의 로켓이 더 강력할수록 더 가까워지고 더 많은 중력에 저항할 수 있습니다. 블랙홀의 정의적인 특징은 단순히 블랙홀이 너무 거대하고 중력이 너무 커서 특정 거리 내에 있는 물체가 끌어당기는 힘을 극복하기 위해 무한한 에너지가 필요하다는 것입니다. 블랙홀의 중력은 너무 강력해서 일단 물체가 충분히 가까워지면, 가능한 방법이 없습니다 그 당김을 탈출하는 것. 이 돌아올 수 없는 지점을 "사건의 지평선"이라고 합니다.

이것이 이러한 물체를 "블랙"홀이라고 부르는 이유입니다. 그 물질은 너무 조밀하게 채워져 중력으로 인해 빛을 포함한 모든 것을 다시 그 자체로 끌어들입니다. 사건의 지평선은 블랙홀의 물리적 표면이 아니라 빛, 에너지, 정보 등 아무것도 회복할 수 없는 거리입니다. 공상 과학 소설에 등장하는 것과는 달리 블랙홀은 다른 우주, 우주 진공 청소기 또는 배회하는 은하계 포식자로 통하는 포털이 아닙니다.

성경의 어떤 것도 블랙홀의 개념을 명시적으로 암시하거나 모순되지 않습니다. 블랙홀의 물리적 특성은 우주가 생명을 유지하기 위해 일정 수준의 미세 조정이 필요하다는 생각을 뒷받침합니다. 성경은 때때로 재앙을 피할 수 없이 어둠 속으로 떨어지는 것으로 묘사합니다. 블랙홀에 접근하는 물질에 어떤 일이 일어나는지에 대한 간결한 설명(겔 28:8 참조). 완전한 흑암(유 1:13), 완전한 파멸(데살로니가후서 1:9), 물질의 소멸(벧후 3:10&ndash12)과 같은 개념이 성경에 나와 있습니다. 그러나 우연은 연결과 동일하지 않습니다. 성경은 이러한 개념을 우리가 블랙홀이라고 부르는 실제 물리적 물체와 의미 있는 방식으로 관련시키는 것으로 제시하지 않습니다.

궁극적으로 블랙홀은 신이 창조한 우주의 또 다른 매혹적인 측면일 뿐입니다. 물리학자들은 블랙홀이 은하의 움직임이나 우주의 에너지 균형에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 추측합니다. 그러나 성경은 그들에 대해 특별히 언급하지 않습니다. 왜냐하면 그러한 정보는 우리의 영원한 구원이나 우리의 영적 성장과 관련이 없기 때문입니다.


블랙홀에 의한 죽음

거대한 별이 죽을 때 블랙홀이 형성될 것으로 예상됩니다. 별의 핵연료가 고갈된 후, 별의 핵은 원자핵보다 100배 더 밀도가 높은 상상할 수 있는 가장 밀도가 높은 물질 상태로 붕괴됩니다. 그것은 너무 조밀하여 양성자, 중성자 및 전자가 더 이상 이산 입자가 아닙니다. 블랙홀은 어둡기 때문에 정상적인 항성을 공전할 때 발견됩니다. 일반 별의 특성을 통해 천문학자들은 암흑 동반자인 블랙홀의 특성을 추론할 수 있습니다.

최초로 확인된 블랙홀은 백조자리 X-1으로 백조자리에서 가장 밝은 X선원이다. 그 이후로 정상적인 별이 블랙홀을 공전하는 시스템에서 약 50개의 블랙홀이 발견되었습니다. 그것들은 우리은하를 통해 흩어질 것으로 예상되는 약 1000만 개 중 가장 가까운 예이다.

블랙홀은 빛조차 탈출할 수 없는 물질의 무덤입니다. 블랙홀에 빠진 사람의 운명은 스티븐 호킹이 그의 책 "A Brief History of Time"에서 대중화된 아이디어인 고통스러운 "스파게티화"가 될 것입니다. 스파게티 화에서는 블랙홀의 강력한 중력이 당신을 끌어당겨 뼈, 근육, 힘줄, 심지어 분자까지 분리할 것입니다. 시인 단테(Dante)가 그의 시 신곡에서 지옥의 문 너머에 있는 말을 묘사한 것처럼 여기 들어오는 모든 자들아, 희망을 버려라.

은하 M87 중심의 블랙홀 사진. 블랙홀은 이벤트 지평선 근처에서 강한 중력의 영향으로 주위를 소용돌이 치는 뜨거운 가스에서 방출되는 것으로 윤곽이 그려집니다. 게티 이미지를 통한 국립 과학 재단


하이퍼 블랙홀이 우주를 탄생시켰습니까?

빅뱅은 붕괴된 고차원 별의 신기루였다고 이론가들은 제안합니다.

빅뱅이 작별을 고해야 할 때입니다. 우주론자들은 4차원 별이 블랙홀로 붕괴될 때 분출된 파편으로 우주가 형성되었을 것이라고 추측했습니다. 이는 우주가 모든 방향으로 균일하게 보이는 이유를 설명하는 데 도움이 되는 시나리오입니다.

표준 빅뱅 모델은 우주가 무한히 조밀한 점 또는 특이점에서 폭발했다고 알려줍니다. 그러나 무엇이 이 폭발을 촉발했는지 아무도 모릅니다. 알려진 물리 법칙은 그 순간에 무슨 일이 일어났는지 말할 수 없습니다.

캐나다 워털루에 있는 Perimeter Institute for Theoretical Physics의 천체 물리학자인 Niayesh Afshordi는 "모든 물리학자들이 알고 있듯이 용은 특이점에서 날아올 수 있었습니다."라고 말합니다.

또한 격렬한 빅뱅이 거의 완전히 균일한 온도를 가진 우주 뒤에 어떻게 남게 되었는지 설명하는 것도 어렵습니다. 왜냐하면 우주가 탄생한 이후로 그것이 온도 평형에 도달하는데 충분한 시간이 없었던 것 같기 때문입니다.

대부분의 우주론자들에게 그 균일성에 대한 가장 그럴듯한 설명은 시간이 시작된 직후 어떤 미지의 에너지 형태가 젊은 우주를 빛의 속도보다 빠른 속도로 팽창하게 만들었다는 것입니다. 그렇게 하면 온도가 거의 균일한 작은 부분이 오늘날 우리가 보고 있는 광대한 우주로 뻗어나갔을 것입니다. 그러나 Afshordi는 "빅뱅이 너무 혼란스러워 인플레이션이 시작될 작은 동질적인 패치가 있었는지도 분명하지 않습니다"라고 지적합니다.

지난주 arXiv 사전 인쇄 서버 1에 게시된 논문에서 Afshordi와 그의 동료들은 현재 독일 뮌헨에 있는 Ludwig Maximilians University의 물리학자인 Gia Dvali를 포함한 팀이 2000년에 제안한 2에 주목했습니다. 이 모델에서 우리의 3차원(3D) 우주는 4개의 공간 차원이 있는 '벌크 우주'를 통해 떠다니는 막 또는 막입니다.

Ashfordi의 팀은 벌크 우주에 자체 4차원(4D) 별이 포함되어 있다면 그 중 일부가 붕괴되어 우리 우주의 거대한 별이 하는 것과 같은 방식으로 4D 블랙홀을 형성할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 내부 층은 블랙홀로 붕괴됩니다.

우리 우주에서 블랙홀은 사건의 지평선이라고 불리는 구면으로 둘러싸여 있습니다. 일반적인 3차원 공간에서 블랙홀 내부의 경계를 만들기 위해 2차원 물체(표면)가 필요한 반면, 벌크 우주에서 4D 블랙홀의 사건 지평선은 3D 물체가 될 것입니다. . Afshordi의 팀은 4D 별의 죽음을 모델링했을 때 방출 된 물질이 해당 3D 이벤트 지평선을 둘러싼 3D 브레인을 형성하고 천천히 확장된다는 사실을 발견했습니다.

저자들은 우리가 살고 있는 3D 우주가 바로 그런 막일 수 있으며 우리는 막의 성장을 우주 팽창으로 감지한다고 가정합니다. Afshordi는 "천문학자들은 그 팽창을 측정하고 우주가 빅뱅과 함께 시작되었음에 틀림없다고 추정했습니다. 그러나 그것은 신기루에 불과합니다."라고 말합니다.

이 모델은 또한 우리 우주의 균일성을 자연스럽게 설명합니다. 4D 벌크 우주는 과거에 무한히 오랫동안 존재할 수 있었기 때문에 4D 벌크의 다른 부분이 평형에 도달할 수 있는 충분한 기회가 있었을 것입니다.

그러나 그림에는 몇 가지 문제가 있습니다. 올해 초, 유럽 우주국(European Space Agency)의 플랑크(Planck) 우주 관측소는 우주 마이크로파 배경의 약간의 온도 변동을 매핑한 데이터를 발표했습니다. 이는 우주의 초기 순간의 흔적을 담고 있는 유물 복사입니다. 관측된 패턴은 표준 빅뱅 모델 및 인플레이션에 의해 만들어진 예측과 일치했지만 블랙홀 모델은 플랑크의 관측에서 약 4% 정도 벗어났습니다. 불일치를 해결하기 위해 Afshordi는 현재 자신의 모델을 개선하고 있다고 말합니다.

불일치에도 불구하고 Dvali는 팀이 빅뱅 모델을 버린 독창적인 방법을 칭찬합니다. "특이점은 우주론에서 가장 근본적인 문제이며 우리가 결코 직면하지 않도록 역사를 다시 썼습니다."라고 그는 말합니다. 플랑크 결과는 "인플레이션이 옳았다는 것을 증명"하지만 인플레이션이 어떻게 발생했는지에 대한 질문은 남겨두고 있다고 Dvali는 덧붙입니다. 이 연구는 더 높은 차원의 현실을 통해 우주의 움직임에 의해 인플레이션이 어떻게 촉발되는지를 보여주는 데 도움이 될 수 있다고 그는 말합니다.


은하수 중심에 초대질량 블랙홀이 있는 이유

거의 모든 거대한 은하의 중심에는 우리 태양의 100만 배에서 10억 배 이상의 질량을 가진 초거대질량 블랙홀이 숨어 있습니다. 이 블랙홀의 대부분은 휴면 상태이지만, 몇 퍼센트는 "활성" 상태이며, 이는 그들이 호스트 은하에서 내부로 물질을 끌어들이고 있음을 의미합니다. 이것은 블랙홀을 공급하는 강착 원반을 형성합니다. 이미지 크레디트: Wolfgang Steffen, Cosmovision

블랙홀을 둘러싼 일반적인 믿음은 블랙홀이 거대하지만 우주 물체를 집어삼키는 사악한 물질이라는 것입니다. 파괴자로서의 블랙홀의 명성이 앞서는 것은 사실이지만, 우리는 그들이 창조자로서 우주에서 중요한 역할을 담당한다는 사실을 잊어서는 안됩니다. 과학자들은 이제 블랙홀이 은하와 가차 없이 연결되어 있으며 그 중심에 있으며 은하가 얼마나 커질 수 있는지에 직접적인 영향을 미친다는 것을 알고 있습니다.

이것들은 질량이 우리 태양의 몇 배에 불과한 평범한 별의 다양성 블랙홀이 아닙니다. 아니요, 이들은 초거대질량 블랙홀로 분류되며 수백만 또는 일부 극단적인 경우 수십억 개의 태양 질량을 가질 수 있습니다. 우리 은하, 우리 은하도 예외는 아닙니다. 하지만 과학자들이 어떻게 이것을 확실히 알 수 있습니까? 결국 블랙홀은 주변의 모든 것을 예외 없이 포착하고 물론 빛도 의미하기 때문에 직접 관찰할 수 없습니다. 문제 없습니다. 단순히 주변 환경을 연구하여 그곳에 있는 것을 유추할 수 있습니다.

예를 들어, UCLA의 연구원 그룹은 은하수 중심 바로 근처에 있는 한 그룹의 별들이 어떻게 은하수 중심에 있다는 것을 보여주는 비디오를 공개했습니다. 거기에 블랙홀). 이러한 궤도를 관찰하기 위해 천문학자들은 먼저 적색 스펙트럼의 맨 끝에 있는 위치를 자세히 살펴보아야 했습니다. 일반적인 광학 관찰은 두꺼운 가스와 먼지 구름과 별 자체의 밝기에 의해 방해를 받기 때문입니다. 많은 별들이 빛을 내지 않는 무언가 주위를 공전하는 것이 보였습니다. 첫 번째 힌트. 그러나 확실히 말하기에는 충분하지 않습니다. 가장 좋은 방법은 문제의 물체의 크기와 질량을 결정하는 것이며, 이것이 블랙홀의 크기와 일치하면 안정됩니다. 보이지 않는 것을 어떻게 측정합니까?

당신은 그것을 볼 수 없지만 그것을 느낄 수 있습니다. 적어도 그것 주위를 공전하는 별들은 확실히 볼 수 있습니다. 궤도를 도는 별의 타원을 연구함으로써 천문학자들은 천체가 주위를 돌고 있는 물체가 얼마나 큰지 알 수 있으며 이는 타원의 가장 좁은 부분보다 작아야 합니다. 그런 다음 Kepler’s 3 행성 운동 법칙에서 파생된 수학적 관계를 사용하여 물체의 질량을 알 수 있습니다. 당신이 알아야 할 것은 별 주위를 공전하는 별의 공전 주기와 물체로부터 별까지의 거리뿐입니다.

여기서 T는 주기, G는 중력 상수, M은 더 큰 물체의 질량, R은 두 물체의 질량 중심 사이의 거리입니다.

우리 은하의 중심에서 발견된 ‘알 수 없는’ 거대한 물체 주위를 도는 동일한 별을 3D 비디오로 표현한 것입니다. 이러한 아이디어와 다양한 우주 구성 요소 간의 수학적 관계를 사용하여 천문학자들은 우리 은하 중심에 있는 물체의 크기와 질량을 추론할 수 있었습니다.

이 천체의 질량은 태양질량 410만, 지름 6.2광시간(태양 주위를 도는 대략 천왕성)이다. 의심할 여지 없이 이 거대하지만 질량에 비해 작은 것은 블랙홀 및 초거대질량 블랙홀일 수 있습니다. 그래서 우리는 우리 은하의 중심에 초대질량 블랙홀이 있다는 것을 이제 확실히 알고 있지만 그것이 우리 은하와 그 문제에 대해 다른 모든 것에 어떤 영향을 미치나요?

거의 10년 전, 연구자들은 초거대질량 블랙홀의 질량이 팽대부로 알려진 은하 중심부의 질량과 일정한 관계가 있는 것으로 보인다고 계산했습니다(튀긴 계란의 노른자를 생각해 보세요). 이 1 대 700의 관계는 은하의 진화와 구조가 블랙홀의 규모와 밀접하게 관련되어 있다는 개념을 뒷받침합니다.

관찰된 또 다른 중요한 관계는 초대질량 블랙홀의 질량이 은하 외부 영역에 있는 별의 궤도 속도에 큰 영향을 미친다는 것입니다. 블랙홀이 클수록 외부 별이 더 빨리 이동합니다. 우리는 여전히 블랙홀에 대해 충분히 알지 못하지만, 작은 과학자들이 이에 대해 연구하고 수집할 수 있었기 때문에 블랙홀이 우리 우주의 형성과 진화에 근본적인 역할을 한다는 것이 다소 분명해지기 시작했습니다. 오늘 거주. 블랙홀이 없었다면 애초에 우리가 여기 있지 않았을 것이라고 말하는 것은 잘못이 아닙니다.

자세한 내용은 놀라운 블랙홀 사실 목록을 확인하십시오.


모든 은하계의 배고픈 짐승

지난 30년 동안 허블 우주 망원경으로 관측한 결과 모든 은하의 중심에 블랙홀이 있음이 밝혀졌습니다. 더 큰 은하는 더 큰 블랙홀을 가지고 있습니다.

자연은 태양 질량의 몇 배에 달하는 별의 시체에서 수백억 배 더 큰 괴물에 이르기까지 엄청난 질량 범위에 걸쳐 블랙홀을 만드는 방법을 알고 있습니다. 그것은 사과와 기자의 피라미드의 차이와 같습니다.

대마젤란운 앞에 있는 블랙홀의 시뮬레이션된 모습. 크레딧: Alain Riazuelo/ Wikimedia Commons

바로 작년에 천문학자들은 M87 타원은하의 중심에 있는 70억 태양질량의 괴물인 블랙홀과 사건의 지평선에 대한 최초의 사진을 발표했습니다.

이것은 발견자들이 올해 노벨상을 수상한 우리 은하의 블랙홀보다 천 배 이상 더 큽니다. 이 블랙홀은 대부분 어둡지만 중력이 근처의 별과 가스를 끌어당기면 강렬한 활동을 일으키며 엄청난 양의 복사를 방출합니다. 거대한 블랙홀은 두 가지 면에서 위험합니다. 너무 가까이 다가가면 엄청난 중력이 당신을 빨아들일 것입니다. 그리고 그들이 활성 퀘이사 단계에 있다면, 당신은 고에너지 방사선에 의해 폭파될 것입니다.

퀘이사는 얼마나 밝습니까? 밤에 로스앤젤레스와 같은 대도시 위를 맴돌고 있다고 상상해 보십시오. 도시의 자동차, 집, 거리에서 나오는 약 1억 개의 불빛은 은하계의 별에 해당합니다. 이 유추에서 활성 상태의 블랙홀은 수백 또는 수천의 요소로 도시를 밝게 비추는 LA 시내의 직경 1인치의 광원과 같습니다. 퀘이사는 우주에서 가장 밝은 물체입니다.


블랙홀이 질량을 에너지로 변환하는 가장 효율적인 방법인 이유

알버트 아인슈타인의 유명한 방정식 E = mc2는 물리학에서 거의 무한히 응용됩니다. 그러나 가장 분명한 결과 중 하나는 소량의 질량으로도 엄청난 양의 에너지를 생성할 수 있다는 것입니다. MinutePhysics의이 비디오에 제공된 예는 고양이가 에너지를 완전히 추출하면 1 년 동안 노르웨이에 전력을 공급할 수 있다는 것입니다. 불행히도 상황이 그렇게 간단하지 않습니다.

실제로 질량에서 에너지를 추출하는 것은 매우 어렵습니다. 이에 대해 몇 가지 방법이 있지만 핵분열이나 핵융합과 같이 우리에게 극도로 강력해 보이는 방법조차도 여전히 질량의 아주 작은 양의 위치 에너지(각각 0.08% 및 .7%)만 변환합니다. .

우주에서 극히 드문 반물질을 사용하는 것 외에 질량에서 에너지를 추출하는 가장 효율적인 방법은 질량을 블랙홀에 떨어뜨리는 것입니다. 블랙홀은 매우 작지만 엄청난 중력을 가지고 있습니다. 즉, 물체가 궤도에 진입할 때 구멍에 들어갈 때 속도가 점점 빨라집니다. 지구 대기권에 진입하는 유성을 생각해 보십시오. 유성은 진입하는 속도가 빨라지면서 타면서 에너지를 방출합니다. 이제 물체가 기하급수적으로 빠르게 이동하여 블랙홀에 영원히 빠지기 전에 우주로 에너지를 방출한다고 상상해보십시오.

회전하지 않는 블랙홀에 이 방법을 사용하면 물체 질량의 6%가 에너지로 변환됩니다. 하지만 우리는 더 잘할 수 있습니다. 시공간 구조를 구부리는 회전하는 블랙홀을 통해 물체는 이벤트 지평선에 훨씬 더 가깝게 선회할 수 있으며, 따라서 최대 42%까지 더 많은 에너지를 방출합니다.

핵분열과 같은 비효율적인 방법을 사용하여 물질에서 에너지를 방출해야 하는 지구에서 이 중 어느 것도 큰 의미가 없습니다. 그러나 아마도 일부 외계 종은 이미 이 에너지를 활용하고 블랙홀에서 생성된 에너지만으로 문명에 연료를 공급할 수 있습니다.


비디오보기: ყველაზე დიდი ვარსკვლავები (팔월 2022).