스크랩 빅뱅과 별의 탄생에서 블랙홀이 되기까지

[곧 대환란]

<별의 탄생과정>

1.빅뱅우주론(대폭발설);

우주는 약 137억년 전 우주에 존재하는 모든 물질과 에너지가 고온 고밀도의 아주 작은 점에 모여 있었고, 빛, 물질, 시간, 공간이 전혀 존재하지 않았다.

이런 우주가 지닌 진공의 에너지가 흔들리고, 부피가 제로, 10의 -33cm의 점에서

빅뱅이라는 대폭발을 일으켰다는 것이 과학자들의 이론이다.

이 작은 점이 폭발하면서 초기에 고온 고밀도의 우주는 점점 팽창하여

현재와 같은 저온 저밀도가 되도록 팽창 하였는데,

빅뱅 10의 -32~35초 사이에 빛이 전하가 반대인 입자와 반입자를

만드는 쌍생성 현상을 순식간에 발생시켰다.

또 반대로 입자와 반입자가 충돌하여 소멸하면서 빛을 방출하는 과정인

쌍소멸 현상도 발생시켰다.

우주의 모든 만물은 원자가 모여 분자가 되고 분자가 모여 물질을 이룬다.

원자를 만드는 작은 단위가 있다.

원자는 핵(양성자+, 중성자)과 전자(-)로 이루어져있다.

그런데 핵과 전자를 이루는 더 작은 기본 단위가 있다.

바로 쿼크와 렙톤이라는 것이다.

우주가 팽창함에 따라 양성자를 만드는 기본 입자인,

UP쿼크와 DOWN쿼크 발생했고, 전자의 기본입자인 렙톤이 만들어 졌다.

우주의 온도가 낮아지면서는 강한 상호 작용인 강력에 의해

UP쿼크 2개와 DOWN쿼크 1개가 결합하여 양성자(+)가 만들어졌고,

UP쿼크1개와 DOWN쿼크 2개가 뭉쳐져 중성자를 만들었다.

중성자는 +,- 도 아니라, 전하를 띠지 않는다.

                                (양성자와 중성자)

이후 양성자 1개와 중성자 1개가 결합하여 중수소 원자핵을 만들었다.

빅뱅 3분 후에 중수소 원자핵 2개가 결합하여 헬륨 원자핵을 만들었다.

이 때의 우주는 여전히 온도가 너무 높았기 때문에,

전자(-)가 양성자(+)와 헬륨원자핵에 붙들리지 않고

자유롭게 움직여 다녔기 때문에 원자가 만들어 지지 않았다.

즉, 전자와 양성자 중성자들이 분리되어 날아다니고 있었다.

이 시기의 빛은 전자와 자주 충돌하여 직진 하지 못하고 경로를 바꾸었기 때문에

이 당시의 우주는 속을 들여다 볼 수 없는 불투명 상태였다.

빅뱅 약 38만년 이후, 우주의 온도가 3000K(켈트)로 내려 가면서

전자가 양성자 및 헬륨원자 핵에 잡히게 되면서 빛은 전자의 방해를 받지 않고

퍼져 나갈 수 있게 되었다.

이 때부터 우주는 투명한 우주가 되었다.

드디어 양성자와 전자가 결합하여 수소 원자를 만들었고,

헬륨원자핵과 전자의 결합으로 헬륨원자가 탄생하였다.

헬륨 원자핵은 중수소 2개의 결합으로 만들어 진 것이고,

중수소 원자핵은 양성자 1개와 중성자1개의 결합이고,

수소핵은 양성자 1개로 이루어 져있는데, 여기에 전자가 와서 결합하면

수소원자가 되는 것이다.

이것들이 중력으로 수축하다가 별이 되었고,

별들이 모여 은하 등이 차례로 생성되었다.

출처:https://www.youtube.com/watch?v=ClUtvlZquLI

2.성간 물질 단계:

위 과정에서 생성된 기체와 먼지로 구성된 물질을

성간 물질이라고 하는데,

성간물질의 주성분은 수소와 헬륨이며,

우주 전체의 질량의 약 10%를 차지하고 있다.

성간 물질은 균질하게 분포하고 있지 않으며, 우주의 위치마다 다르다.

3.성운단계;

성간 물질이 밀집되어 구름처럼 보이는 곳이 성운이다.

4.원시별 단계;

이 성운의 밀도가 커지면 중력이 강해져 돌면서

성운을 구성하는 물질들이 수축하고

고밀도의 기체 덩어리가 중심부에 만들어져서 원시별이 탄생한다.

원시별의 에너지원은 수축할 때 발생하는 중력수축 에너지이다.

원시별은 계속 수축하여 중심부의 온도가 천만K(켈트) 이상이 되면

수소 핵 융합 반응이 시작된다.

이 때 원시별은 수축을 멈추고 주계열성이 된다.

5.주계열성 단계;

중수소 원자핵 2개가 여러과정을 거치면서 융합하여

헬륨 원자핵 1개로 만들어지는데,

이 때 발생하는 에너지를 '수소핵 융합 에너지'라고 한다.

이 때 수소핵 융합 에너지 만큼 별의 질량이 줄어든다.

별은 일생의 약90%를 수소핵 융합 단계에서 보낸다.

이 단계의 별을 주계열성이라고 하는데,

별이 이 단계에서 머무는 시간과

이후의 진화 경로는 별이 생성될 때의 질량에 의해 결정된다.

주계열성에서 질량에 따라 초거성의 단계에 들어가는 별이 있고

적색 거성의 단계로 들어가는 별이 있는데,

우선 적색 거성의 단계부터 알아보기로 한다.

6.적색거성의 단계;

중심부에서 수소가 모두 헬륨으로 바뀌면 수소 핵 융합이 멈추고 중심부에서는 중력 수축이 일어나며, 바깥층은 팽창하여 적색 거성이 된다.

그 결과 중심부 온도가 1억K 이상으로 상승하면 헬륨 원자핵 3개가 탄소 원자핵

1개로 융합하면서 에너지를 방출한다.

7.행성상 성운과 백색 왜성단계;

헬륨 핵융합에 의해 만들어진 탄소 중심핵은 다시 수축을 시작하고 바깥층은

팽창한다.

이 때 중심부로부터 분리되어 우주로 방출된 바깥층은 행성상 성운이라고 하고

중심부에 남겨진 부분을 백색 왜성이라고 한다.

그럼 이제 주계열성에서 적색 거성 보다 질량이 더 커진 초거성의 단계를 살펴

보자.

8.초거성 단계;

질량이 큰 주계열성은 적색거성보다 더욱 큰 초거성이 되며,

초거성은 별의 중심부에서 합성되는 원소도 적색 거성과는 다르다.

별의 중심부의 높은 온도로 인해

수소 → 헬륨 → 탄소 → 산소 →네온 → 마그네슘 → 규소→ 황을 거쳐

가장 안정한 원자핵인 철이 생성되면 핵 융합 반응이 멈춘다.

철까지 만들어진 별의 핵은 더이상 다른 원소를 합성하지 못하고 무거워져서

폭팔 하는데, 이것을 초신성 폭발이라고한다.

초신성 폭발 (초신성)단계;

별의 중심부에 철로 된 핵이 만들어지면 에너지 생성이 중단되고, 별은 중력으로

수축하다가 어느 순간 거대한 폭발을 일으키는 초신성이 된다.

별의 내부에서 만들어진 수소, 헬륨 보다 무거운 원소는 행성상 성운이나 

성간 물질로 되돌아 가서 다시 중력 수축하고 지구와 같은 별을 구성한다.

이때 철보다 더 무거운 금과 은,우라늄 같은 원소들을 합성되는 것이다.

또 초신성 폭발 후에 생성되는 별 중에 질량에 따라

중성자 별과 블랙홀로 나뉜다.

9.중성자별;

초신성 폭발 후에 태양 질량의 4~9배인 질량이 수축하여 만들어진

별은 수축의 밀도가 매우 높다.

이 높은 수축의 밀도 때문에 전자와 양성자가 결합하면

중성자 상태가 되어 버린 별을 만든다.

중성자는 +, -를 띠지 않는다.

이렇게 중성자 상태의 별을 중성자 별이라고 한다.

10.블랙홀;

초신성 폭발 후에 태양의 10배 이상의 질량이 수축하면,

너무나 강한 중력을 만들기 때문에 주변에 있는 모든 물체를 다 빨아들이는

블랙홀이 만들어진다.

이 블랙홀에는 빛 조차 빨려들어가면 빠져 나오지 못한다.

블랙홀이 이렇게 다 빨아들인 것을 반대편에서 다 토해내는 것을 화이트홀이라

하며, 블랙홀과 화이트 홀을 연결한 통로를 웜홀이라고 한다.

그래서 이론상으로 이 웜홀을 통과하면

시간과 공간을 초월하여 아무리 먼 광년에 있는 우주라고 할찌라도

순간 이동이 가능하다고 한다.

우주를 종이로 생각해 본다면,

긴 종이를 반으로 접은 다음 종이 끝들을 송곳으로 뚫고 통과 하는 것과 같다.

하지만 종이를 펼쳐 보면

종이 끝과 끝의 구멍과 구멍 사이가 아주먼 것처럼 말이다.

하지만 아직 화이트홀과 웜홀은 관측되지 않았고 이론 뿐이라고 한다.

또 블랙홀에서 생성되는 퀘이사라는 것은 브랙홀에 빨려들어간 물체들이

부딪혀서 내는 빛이라고 한다.

아래 동영상의 시뮬레이션을 보면서 자세히 알아볼까요?

이상은 과학자들이 밝혀낸 이론을 아주 간단하게 정리해 보았는데요,

일단 오늘은 과학자들이 주장하는 이론을 들어 보기로 해요.

시24;1

땅과 거기 충만한 것과

세계와 그 가운데에

사는 자들은

다 여호와의 것이로다

[곧 대환란]

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