블랙홀은 빛도 블랙홀을 떠날 수 없을 정도로 거대한 우주 현상입니다. 대부분의 사람들은 모든 블랙홀이 하는 일은 주위에 앉아서 잘못된 가스나 먼지 조각을 먹는 것이라고 생각합니다.
그러나 블랙홀이 실제로 더 흥미로운 내면의 삶을 가질 수 있습니까? 예를 들어 폭발할 수 있습니까? 폭발이 "많은 양의 에너지가 갑자기 단기적으로 방출됨"을 의미한다면 대답은 명백한 예입니다. 그리고 가장 흥미로운 점은 그것들이 몇 가지 흥미로운 방식으로 폭발할 수도 있다는 것입니다.
블랙홀이 폭발할 수 있는 한 가지 방법이 있습니다. 이 과정은 1976년 유명한 천체 물리학자인 스티븐 호킹이 발견한 블랙홀이 완전히 검은색이 아니라는 사실로 설명됩니다.
오하이오 주립 대학의 물리학자인 사미어 마더는 "고전 물리학에서는 구멍에서 아무 것도 나올 수 없다"고 이메일을 통해 라이브 사이언스에 말했다. "그러나 호킹은 양자 역학을 통해 구멍이 호킹 복사라고 불리는 저에너지 복사를 방출함으로써 무한대의 에너지를 천천히 제거한다는 것을 발견했습니다."
블랙홀이 새로운 물질을 흡수할 때까지는 호킹 복사를 방출하면서 천천히 질량을 잃지만 속도는 느립니다. 태양의 몇 배 질량을 가진 전형적인 블랙홀은 매년 약 10개의 광자, 즉 빛 덩어리를 방출합니다. 이 속도로 일반적인 블랙홀은 완전히 증발하는 데 100^년이 걸립니다.
그러나 호킹은 더 작은 블랙홀이 훨씬 빨리 증발한다는 것을 깨달았습니다. 블랙홀이 작아질수록 더 많은 방사선을 방출합니다. 삶의 마지막 순간에 블랙홀은 너무 많은 방사선을 방출하고 너무 빨리 방출하여 폭탄처럼 작용하여 고에너지 방사선과 입자의 흐름을 방출합니다.
초창기 우주에서 작은(지구 크기) 블랙홀이 형성되었다면 증발하는 데 수십억 년이 걸렸을 것입니다. 즉, 이러한 "원시" 블랙홀이 존재한다면 지금 우주 전체에서 폭발하고 있다는 의미입니다. 지금까지 천문학자들은 원시 블랙홀의 폭발에 대한 증거를 찾지 못했지만 주변에 있을 수 있습니다.
블랙홀은 회전으로 인해 우주 어디에서도 볼 수 없는 다른 종류의 폭발로 폭발합니다. 회전하는 블랙홀(뉴질랜드 수학자 Roy Kerr의 이름을 따서 Kerr 블랙홀이라고도 함)은 작동 방식을 처음 이해하여 사건의 지평선 주위에 에르고스피어를 만듭니다. 에르고스피어(Ergosphere)는 아무 것도 고정되어 있을 수 없는 길쭉한 공간 영역입니다. 회전하는 블랙홀에 떨어지는 모든 것은 입자가 에르고스피어에 들어갈 때 주위를 회전하기 시작합니다.
회전하는 블랙홀 주변의 시공간도 광자를 끌어들일 수 있습니다. 광자가 충분하면 서로 튕기거나 다른 입자에 반사될 수 있습니다. 때때로 바운스로 인해 광자가 에르고스피어를 떠나게 됩니다. 그러나 다른 경우에는 반사로 인해 광자가 블랙홀 깊숙이 들어가 에너지를 얻습니다. 그런 다음 더 높은 궤도로 다시 흩어졌다가 다시 떨어질 수 있습니다.
이 과정이 반복될 때마다 그리고 블랙홀 주위를 여행할 때마다 광자는 에너지를 얻습니다. 이 과정을 "과방사선"이라고 합니다. 광자가 마침내 자유로워지면 처음 여행을 시작했을 때와 비교할 때 엄청난 양의 에너지를 갖게 됩니다.
이 과정에 충분한 광자가 포함되면 엄청난 에너지로 한 번에 폭발하여 이른바 "블랙홀 폭탄"으로 변할 수 있습니다. 블랙홀 자체가 폭발하지 않더라도 이 초복사 효과는 블랙홀이 환경에 얼마나 강력한 영향을 미칠 수 있는지 다시 한 번 보여줍니다.
블랙홀이 폭발을 일으키는 가장 일반적인 방법은 자체 파괴가 아니라 저항할 수 없는 중력에 의한 것입니다. 초거대질량 블랙홀은 은하의 중심에서 발견되며 때로는 별과 같은 큰 물질 덩어리가 너무 가까이 지나갑니다. 이런 일이 발생하면 별은 조석 효과에 의해 찢겨지고, 이 찢김은 에너지의 폭발적인 방출을 초래합니다. 지구상의 천문학자들은 이 에너지 방출을 짧지만 강렬한 X선과 감마선 폭발로 관찰할 수 있습니다.
별을 갈기갈기 찢는 것 외에도 이 초거대질량 블랙홀은 거대한 강착 원반에서 끊임없이 주위를 소용돌이 치는 물질 떼를 모으는 경우가 많습니다. 강착 원반의 온도는 천조도에 이르므로 우주에서 가장 밝은 물체가 됩니다. 하나의 빛나는 원반은 동시에 백만 개 이상의 은하를 능가할 수 있습니다.
최대 출력에서 디스크는 전기장과 자기장을 생성하여 블랙홀 주변의 디스크 재료 중 일부를 수만 광년에 달하는 길고 얇은 제트로 끌어당깁니다. 이 제트기는 기술적으로 폭발은 아니지만 여전히 매우 강렬합니다.
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