태양이 지구를 '삼키는' 블랙홀로 변할 수 있을까?

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태양은 앞으로 수십억 년 안에 지구를 파괴할 가능성이 크지만, 블랙홀로 변하지는 않을 것입니다.

우주 속 블랙홀 시뮬레이션. 이미지: ESA/허블/디지털 스카이 서베이/닉 라이징어/N. 바르트만 — 우주 속 블랙홀 시뮬레이션. 이미지: *ESA/허블/디지털 스카이 서베이/닉 라이징어/N. 바르트만*

약 50억 년 후, 태양은 핵연소 단계를 끝내고 더 이상 자체 중력에 저항할 수 없게 됩니다. 별의 외층은 부풀어 오르는데, 이는 지구를 파괴할 수 있는 과정입니다. 반면 핵은 극도로 밀도가 높은 상태로 붕괴되어 별의 잔해만 남게 됩니다. 만약 핵의 중력 붕괴가 완전히 이루어진다면, 별의 잔해는 블랙홀이 될 것입니다. 블랙홀은 빛조차 빠져나올 수 없을 정도로 밀도가 높은 시공간의 영역입니다.

하지만 태양은 블랙홀이 되지 않을 것입니다. "아주 간단합니다. 태양은 블랙홀이 될 만큼 충분히 크지 않습니다."라고 블랙홀 전문가이자 영국 서식스 대학교 물리학 교수인 자비에르 칼멧은 말했습니다.

별이 블랙홀이 될 수 있는지 여부에는 구성, 자전, 진화 등 여러 요인이 영향을 미치지만, 가장 중요한 요건은 적절한 질량입니다. 칼멧은 "초기 질량이 태양의 20~25배인 별은 블랙홀 형성에 필요한 중력 붕괴를 겪을 가능성이 있습니다."라고 말했습니다.

J. 로버트 오펜하이머와 그의 동료들은 톨만-오펜하이머-볼코프 한계라고 불리는 이 한계점을 최초로 계산했습니다. 과학자들은 현재 죽어가는 별이 블랙홀을 형성하려면 태양 질량의 약 2~3배에 달하는 핵을 남겨야 한다고 믿고 있습니다.

별의 중심부에 있는 핵연료가 고갈되면, 수소에서 헬륨으로의 핵융합은 외층에서 계속됩니다. 따라서 중심부가 붕괴되면 외층이 팽창하고 별은 적색 거성 단계에 진입합니다.

태양이 약 60억 년 후(핵의 수소가 고갈된 후 10억 년 후) 적색 거성이 되면, 화성 궤도까지 팽창하여 지구를 포함한 내행성들을 집어삼킬 것입니다. 적색 거성의 외층은 시간이 지남에 따라 식어 퍼져 나가면서 태양의 뜨거운 핵 주위에 행성상 성운을 형성할 것입니다.

블랙홀을 형성하는 거대한 별들은 이러한 붕괴와 팽창 단계를 여러 번 거치며, 그때마다 더 많은 질량을 잃습니다. 이는 높은 압력과 온도 덕분에 별들이 더 무거운 원소들을 합성할 수 있기 때문입니다. 이 과정은 별의 핵이 별이 생성할 수 있는 가장 무거운 원소인 철로 변할 때까지 계속되고, 별은 초신성 폭발을 일으키며 더 많은 질량을 잃습니다.

NASA에 따르면, 일반적인 항성 블랙홀(천문학자들이 관측하는 가장 작은 블랙홀)은 태양보다 3배에서 10배 더 무겁고, 최대 100배까지 무거울 수 있습니다. 블랙홀은 주변의 가스와 먼지, 그리고 한때 쌍성계의 일부였던 동반성까지 삼키면서 더 무거워집니다.

칼멧에 따르면 태양은 결코 철 융합 단계에 도달하지 못할 것입니다. 대신 지구 크기 정도의 고밀도 별인 백색 왜성이 될 것입니다. 따라서 지구는 블랙홀에 삼켜지는 공포를 경험하지 않을 것입니다.

투 타오 ( Live Science 에 따르면)

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