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별들도 라이프사이클을 가지고 있습니다. 그 중 소멸에 대해 살펴보고자 합니다. 별들은 소멸과정에서 백색 왜성, 중성자성, 또는 블랙홀로 변신한다고 합니다. 각 변화들이 어떻게 이뤄지는지는 걸까요? 자세히 살펴보도록 하겠습니다.
백색왜성: 조용한 퇴색
대부분의 별들에게, 그들의 마지막 행동은 백색 왜성으로의 우아한 전환입니다. 백색 왜성은 일반적으로 우리의 태양과 같은 낮은 질량에서 중간 질량의 별들에서 일어나는 핵 연료를 소진한 후의 별의 잔해입니다. 별이 백색 왜성이 될 때, 그것은 작고 믿을 수 없을 정도로 밀도가 높은 지구 크기의 물체로 줄어들게 됩니다. 별의 중심부는 중력에 의해 붕괴되고, 외층들은 행성 성운으로 알려진 화려한 모양으로 우주로 추방됩니다. 남아있는 것은 주로 탄소와 산소로 구성된 백색 왜성입니다. 이 항성 잔재들은 코끼리만큼 무게가 나가는 백색 왜성 물질 티스푼으로 엄청나게 밀도가 높습니다. 시간이 지나면서, 그것들은 시원하고 희미해져서 결국에는 검게 변합니다.
중성자별: 혼돈와 별의 시체
태양 질량의 약 1.4배보다 더 무거운 별들의 경우, 다른 운명이 그들을 기다리고 있는데 그 운명은 중성자별입니다. 중성자별은 거대한 별이 중력에 의해 붕괴된 후 엄청난 에너지의 폭발로 반등하는 초신성 폭발의 엄청나게 밀도가 높은 잔재입니다. 중성자별을 특히 매혹적으로 만드는 것은 밀도입니다. 그 밀도가 매우 꽉 들어차 있어서 그들의 물질의 양이 산만큼 무거울 것입니다. 또한, 중성자별은 믿을 수 없는 자기장을 가지고 있으며 종종 빠르게 회전합니다. 그들 중 일부는 펄서로 관측되며 우주 등대처럼 하늘을 휩쓸고 지나가는 방사선 빔을 방출합니다.
블랙홀: 어둠의 혼돈
질량이 훨씬 더 큰 별들의 경우, 소멸시 붕괴를 멈추기 힘듭니다. 이것은 우주에서 가장 불가사의하고 매혹적인 현상 중 하나인 블랙홀의 형성으로 이어집니다. 블랙홀은 중력이 너무 강해서 심지어 빛 조차 그 어떤 것도 빠져 나올 수 없는 지역입니다. 거대한 별이 핵 연료를 소진하면, 그것은 더 이상 그것을 안쪽으로 끌어당기는 중력에 대항할 수 없습니다. 별의 중심부는 무한 밀도의 한 점인 특이점으로 붕괴되는 반면, 주변 공간은 급격히 휘어집니다. 이 사건은 초신성으로 알려져 있으며, 그것은 잠시 동안 은하 전체를 비출 수 있습니다. 남아 있는 것은 아무것도 돌아올 수 없는 사건 지평선으로 둘러싸인 블랙홀입니다.
중력의 함정: 블랙홀의 가장 중요한 특징은 그 무서운 중력입니다. 중심 부근에서 중력은 굉장히 강력하여 어떠한 물체나 심지어 빛조차도 블랙홀의 중력에 의해 포획됩니다. 이러한 영역을 이벤트 지폭( Event Horizon)이라고 하며, 이 안으로 들어간 물체는 블랙홀로 끌어당겨진 후 탈출할 수 없게 됩니다. 빛의 흡수: 블랙홀은 빛을 포함한 모든 종류의 전자기파를 흡수합니다. 이것은 블랙홀이 아무것도 방출하지 않고, 우리가 관측할 수 없음을 의미합니다. 따라서 블랙홀은 블랙 바디(black body)라고도 불립니다. 스파게티피케이션: 블랙홀에 가까워질수록, 중력의 차이로 인해 물체는 늘어나는 현상을 경험합니다. 이를 '스파게티피케이션'이라고 부르며, 물체가 길고 얇은 형태로 변형됩니다. 블랙홀 형성: 블랙홀은 주로 대질량 별의 진화와 연관이 있습니다. 대질량 별은 핵융합으로 빛을 내는 과정을 마치면, 중력이 승리하고 별의 핵이 무한소수점 크기로 무한 밀도에 수렴하면서 블랙홀이 형성됩니다. 블랙홀의 크기: 블랙홀의 크기는 질량에 의해 결정됩니다. 이를 슈와르츠싀일트 반지름( Schwarzschild radius)이라고 부르며, 질량이 클수록 블랙홀의 크기도 커집니다.
결론
별들의 인생 이야기는 그들이 살고 있는 은하만큼 다양합니다. 우리가 보기에는 멋있어 보이기까지 합니다. 백색 왜성의 조용한 퇴색에서부터 중성자별의 놀라운 밀도와 에너지, 그리고 마지막으로 신비롭고 빛이 없는 블랙홀의 공허함까지, 별들은 라이프사이클의 끝에서도 여전히 멋있습니다. 또한 그 신비로움을 알아내고자 연구는 계속되고 있습니다. 이 별들이 우주의 구조를 어떻게 형성하고 있는지 궁금하지 않을 수 없습니다.