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천문학에서 가장 적절한 용어는 어떤 천체인가? 블랙홀은 의심할 여지 없이 가장 선명하지만, 가장 적절하지 않은 용어를 사용한다면 블랙홀도 선택할 수 있습니다. 왜 블랙홀은 그렇게 극단적이며, 그 특징은 무엇입니까?

어떤 구멍이 블랙홀이라고 할 수 있나요?

천문용어사전을 찾아보면 분명 블랙홀은 일반상대성이론으로 예측한 천체라고 나오지만 나중에 존재가 확인됐고, 최초의 인류 -사진은 2019년 4월 10일에 발표되었습니다. 사진! 그러나 사실, 천문학자들은 아인슈타인이 일반 상대성 이론을 발표하기 전인 1891년에 거대 블랙홀로 확인된 호스트 은하 OJ 287의 사진을 찍었다고 말하는 것이 더 정확합니다.

35억 광년 떨어진 이 블랙홀은 또 다른 블랙홀의 궤도를 돌고 있는데, 강착원반을 통과할 때마다 급격한 광도 변화를 일으킬 것으로 여겨졌다. 변수 star. 는 나중에 Lacerta BL형 물체의 퀘이사로 분류되었습니다. 물론, 처음에 우리가 몰랐던 OJ 287에 대해 헛소리는 하지 않겠지만, 진지하게 생각해 보자:

블랙홀은 어떻게 생기는 걸까?

천체의 질량이 자체 중력 지지 한계를 초과하면 천체는 특이점으로 붕괴하게 됩니다. 슈바르츠실트는 이미 천체 붕괴의 척도, 즉 다음과 같은 계산을 했습니다. 천체의 직경은 빛의 속도가 표면으로 떨어지는 것을 허용하지 않을 때 필연적으로 블랙홀을 형성하게 됩니다. 그러나 슈바르츠실트 미터법은 천체가 형성되는 자연스러운 조건이 아닙니다. 블랙홀이지만 인공적인 상태입니다!

실제 자연 상태는 오펜하이머 한계인데, 이는 중력 지지 한계를 초과하는 천체의 질량이 태양 질량의 약 3.2배에 달하는 것이다. 물론 그렇지는 않다. 별이 태양 질량의 3.2배를 초과한다는 뜻인데, 중성자별처럼 복사압이 없는 천체를 말하는데, 자체 무게로 직접 블랙홀로 붕괴될 수 있다는 뜻이다!

초신성 폭발로 항성 블랙홀이 형성되지만, 이것이 필수조건은 아니다

블랙홀 형성 과정

여기서 블랙홀 형성에 대해 간단히 이야기해보자. 주계열성 단계에서는 핵이 강한 복사압을 갖고 있어 외부 껍질의 중력 붕괴를 지탱하므로 모든 것이 괜찮다. 그러나 핵 연료가 고갈되어 더 이상 외부 껍질을 지탱할 수 없게 되면, 핵은 전자 축퇴력의 한계에 도달하여 백색 왜성으로 붕괴됩니다. 질량이 충분히 크면 중성자 축퇴력의 한계에 도달하고 중성자 축퇴력을 초과하면 붕괴됩니다. 중심은 블랙홀이 될 것이다.

이 외에도 항성 블랙홀 외에도 우주 초기에 질량 밀도가 너무 높았을 때 우주가 붕괴되면서 직접 형성된 원시 블랙홀도 있습니다. , 블랙홀을 생성하는 제3의 방법은 없는 것 같지만, 블랙홀은 병합을 통과하여 초대형 블랙홀로 변할 수 있습니다.

블랙홀을 어떻게 설명할까요?

블랙홀은 구멍이 아니다. 3차원 공간에서 중력이 극도로 왜곡된 공간이다. 그러므로 2차원 평면에서 블랙홀을 표현한다면 그것은 의심의 여지가 없다. 구멍을 사용하여 표현하는 것이 가장 적합합니다. 대중이 직접 이해할 수 있도록하십시오!

그러나 실제 블랙홀은 입체적이거나 역동적인 이미지로 표현되어야 하며, 그렇지 않으면 이해에 편차가 있을 수 있습니다. -차원 공간:

그러므로 블랙홀을 블랙홀이라고 부르는 것은 가장 적절하면서도 가장 부적절합니다!

블랙홀을 어떻게 관찰할 수 있나요?

블랙홀의 중력은 너무 강해서 빛조차 빠져나올 수 없기 때문에 가시광선 대역에서 블랙홀을 직접 볼 수는 없지만 블랙홀의 초사멸 특성은 여전히 ​​허용할 수 있습니다. 천문학자들이 발견하고, 개시자도 모두가 볼 수 없는 중력입니다!

블랙홀 강착원반

블랙홀의 초강력 중력으로 인해 주변에 아무것도 없는 한 거대한 먼지 강착원반을 형성하게 되므로, 관찰된 바로 당신 주변에 존재하는 거대한 강착원반!

물론 백색왜성과 중성자별 주변에도 강착원반이 존재하겠지만, 이론적으로는 블랙홀의 중력경사 증가로 인해 백색왜성과 중성자별이 완전히 폭발하기 때문에 두 개가 생성된 후에 방출된다. 강착원반 물질에 의해 압축되는 전자파 대역에 차이가 있으므로 이에 비해 찬드라 하드는 블랙홀의 X선이 더 강합니다.

이렇게 2013년 은하수 중심의 블랙홀 백조자리 X-1과 블랙홀 Sgr A*가 발견됐다. 은하수를 삼킨 물질의 중심도 관찰되었습니다!

찬드라 X선 우주 망원경이 발견한 은하 중심 근처의 많은 X선 광원

상대론적 제트

이것은 강착 원반이 있는 블랙홀입니다 또 다른 특징은 먼 블랙홀에 지구를 향한 상대론적 제트가 없다면 강착원반에서 방출되는 약한 방사선을 우리가 감지하기 어려울 것으로 추정된다. 일반적으로 별의 회전축을 따라 중심 별의 강착 원반의 방향이 비틀려 바깥쪽으로 방출됩니다. 제트의 방향이 지구를 향하면 강력한 방사선이 관찰됩니다.

M87의 제트

예를 들어 M87 은하 중심의 블랙홀 2019년 4월 10일에 촬영된 M87의 많은 사진에서 희미하게나마 볼 수 있는 유명한 상대론적 제트가 있습니다. 이 제트는 전자, 양전자, 양성자로 구성되어 있으며 가장 빠릅니다. 우주는 천체 중 하나이지만 그 구체적인 원인은 여전히 ​​논란의 여지가 있다.

중력 렌즈

중력 렌즈는 실제로 넓은 위상에서 예측된 빛의 휘어짐의 산물입니다. 이는 블랙홀 뒤에 있는 천체를 확대하는 유사한 렌즈 효과를 형성합니다. 물론 이 방법으로는 블랙홀이 뒤에 있는 천체를 지나갈 기회가 많지 않고, 그 구조가 너무 작아서 효과도 거의 눈에 띄지 않기 때문에 블랙홀을 가려내기가 어렵습니다!

블랙홀이 은하수를 배경으로 통과하는 흥미로운 현상은 중력렌즈효과이다

그러나 은하계 전체의 렌즈효과는 더욱 강할 것이며, 최초의 중력 렌즈 발견, 천문학자들은 우주에서 수많은 중력 렌즈 효과를 발견했으며 다양한 유형이 있습니다!

허블 우주 망원경이 얻은 21개의 강력한 중력 렌즈 후보의 이미지 데이터입니다.

중력파

중력파는 질량 변화로 인해 발생하는 공간과 시간의 파동입니다. 블랙홀 합병이나 중성자별 합병은 중력파를 생성할 수 있지만 관측에 사용될 수 있습니다. 블랙홀의 존재나 단일 블랙홀의 존재. 그 절벽은 매우 어려운 일이지만 미래 기술이 이 수준에 도달할 수 있다고 누가 보장할 수 있습니까? 결국 질량 운동도 중력파를 생성할 수 있지만 지금은 이를 관찰하기가 어렵습니다!

호킹 복사

호킹 복사는 무시할 수 밖에 없습니다. 이것은 물리학자 스티븐 호킹이 1974년에 제안한 개념입니다. 2008년 6월 NASA는 증발하는 블랙홀에서 광선의 섬광을 구체적으로 찾기 위해 GLAST 위성을 발사했지만 지금까지 호킹 복사는 확인되지 않았습니다.

그래서 지금까지 블랙홀을 직접 볼 수 있는 방법은 여전히 ​​첫 번째 방법, 즉 강착원반이 만들어내는 X선 복사와 상대론적 제트를 감지하는 두 가지 효과지만, 대부분의 블랙홀의 경우 그렇게 강력한 상대론적 제트가 없기 때문에 여전히 주로 X선 방사선을 감지하고 근처 천체의 교란으로 보완됩니다.