태양은 앞으로 수십억 년 안에 지구를 파괴할 가능성이 크지만 블랙홀로 변하지는 않을 것이다.
우주의 블랙홀 시뮬레이션. 이미지: ESA/허블/디지털화된 하늘 조사/닉 라이징거/N. 바트만
약 50억 년 후면 태양은 핵연료 연소 단계를 마치고 더 이상 자신의 중력으로 지탱할 수 없게 될 것입니다. 별의 바깥층은 부풀어 오르는데, 이는 지구를 파괴할 수 있는 과정입니다. 반면, 핵은 극도로 밀도가 높은 상태로 붕괴되어 별의 잔해만 남게 됩니다. 별의 핵에서 중력 붕괴가 완전히 일어난다면, 별의 잔해는 블랙홀이 됩니다. 블랙홀이란, 중력적 영향력이 너무 강해서 빛조차 빠져나올 수 없는 시공간 영역입니다.
하지만 태양은 블랙홀이 되지는 않을 것이다. "간단합니다. 태양은 블랙홀이 될 만큼 질량이 크지 않습니다." 서식스 대학(영국)의 블랙홀 전문가이자 물리학 교수인 제이비어 칼멧의 말이다.
별이 블랙홀이 될 수 있는지 여부에 영향을 미치는 요소에는 구성, 회전, 진화 등이 있지만, 가장 중요한 요건은 적절한 질량입니다. "태양의 20~25배에 달하는 초기 질량을 가진 별은 블랙홀을 형성하는 데 필요한 중력 붕괴를 겪을 가능성이 있습니다."라고 칼멧은 말했습니다.
J. 로버트 오펜하이머와 그의 동료들은 톨먼-오펜하이머-볼코프 한계라고 불리는 이 한계를 처음으로 계산했습니다. 현재 과학자들은 죽어가는 별이 블랙홀을 형성하려면 태양 질량의 약 2~3배에 달하는 핵을 남겨야 한다고 믿고 있습니다.
별의 중심부에 있는 핵연료가 고갈되면, 수소에서 헬륨으로 바뀌는 핵융합은 외층에서 계속 진행됩니다. 그래서 핵이 붕괴되면서 외층이 확장되고 별은 적색 거성 단계에 진입합니다.
태양이 약 60억 년 후(즉, 핵의 수소가 고갈된 후 10억 년 후) 적색 거성이 되면 화성 궤도까지 확장되어 내행성들을 집어삼킬 것이고, 아마도 지구도 포함될 것입니다. 적색 거성의 바깥층은 시간이 지남에 따라 식어서 퍼져나가며, 태양의 뜨거운 핵 주위에 행성상 성운을 형성합니다.
블랙홀을 형성하는 거대한 별은 이러한 붕괴와 확장 단계를 여러 번 거쳐야 하며, 그때마다 더 많은 질량을 잃습니다. 그 이유는 높은 압력과 온도에서 별은 더 무거운 원소를 합성할 수 있기 때문입니다. 이 과정은 별의 핵이 철로 만들어질 때까지 계속되는데, 철은 별이 만들어낼 수 있는 가장 무거운 원소이고, 별은 초신성으로 폭발하면서 질량을 더 잃습니다.
NASA에 따르면, 일반적인 항성 블랙홀(천문학자들이 관찰한 가장 작은 유형의 블랙홀)은 태양보다 3~10배 더 무겁고, 이 숫자는 최대 100배까지 커질 수 있습니다. 블랙홀은 주변의 가스와 먼지를 삼키고, 한때 이중성계에 있었던 동반성이라면 그 동반성마저 삼키면서 더욱 거대해집니다.
태양은 결코 철 합성 단계에 도달하지 못할 것이다. 칼멧에 따르면, 그것은 지구 크기의 밀도가 높은 별인 백색 왜성이 될 것입니다. 그러므로 지구는 블랙홀에 삼켜지는 공포를 겪지 않을 것이다.
투 타오 ( Live Science 에 따르면)
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