우주는 정말 무한한 존재일까요? 우주 속 블랙홀은 어떤 존재인가요?

지금까지 인간은 점점 더 자주 우주를 탐험해 왔지만, 관측 가능한 우주에는 여전히 범위가 있습니다. 우주의 정확한 범위에 대해서는 현재로서는 알 방법도 없고 알 수도 없습니다. 무한의 가능성을 배제함으로써 우리 인간은 광활한 우주를 탐험해 왔으며, 탐지 기술의 발달로 블랙홀의 존재를 발견하게 되었습니다. 그들은 우주에 어떤 존재인가.

우리 우주에 관한 가장 큰 미스터리 중 하나는 우리 우주가 정말로 무한한가?입니다. 우주의 기원

이것은 과학자들이 오랫동안 논의해온 문제이다. 첫째, 뉴턴은 그 유명한 만유인력의 법칙을 제안했지만, 이것만으로는 우리 우주의 기원 문제가 해결되지 않았다. 이후 뉴턴은 만유인력의 법칙에 기초하여 우주의 모든 것이 만유인력의 작용으로 중심을 향해 모이고, 마침내는 우주는 무한하며 어디에나 중심이 있다고 믿었다. 중력은 모든 곳에서 균형을 이루고 있기 때문에 우주는 중심으로 모이지 않을 것입니다. 그러나 이 천체들을 누가 밀었는지 그는 설명할 수 없었습니다.

아인슈타인이 일반상대성이론의 장 방정식을 제안하기 전까지는 그의 견해로는 우주는 정적이고 영원했기 때문에 아인슈타인은 이 장 방정식에 우주상수를 추가했다. 그러나 당시 많은 과학자들은 우주 상수가 제거되고 우주가 팽창해야 한다는 아인슈타인의 관점에 동의하지 않았습니다. 과거에는 우주의 탄생이 특이점에서 시작되었습니다. 이는 우주가 시간이 지남에 따라 팽창하고 있음을 의미합니다.

허블은 1920년대에 은하계 천체를 장기간 관찰한 결과, 천체의 대부분이 우리에게서 멀어지고 있다는 사실을 발견했다. , 더 빨라지는 것은 공간이 팽창하고 있다는 것을 더욱 잘 보여주며, 따라서 이 천체들도 우리에게서 멀어지고 있다는 것을 보여줍니다. 이것은 빅뱅의 첫 번째 관측 증거입니다.

1960년대 우주 마이크로파 배경 복사의 발견과 헬륨의 양에 대한 결정은 과학자들에게 빅뱅 이론을 더욱 확신시켰습니다.

현재 플랑크 위성의 관측을 바탕으로 우리는 우주가 약 138억년 전에 탄생했다는 사실을 알고 있으며, 오늘날 우주에 있는 물질 입자는 모두 빅뱅 4분 이내에 형성됐다. 우주팽창

빅뱅 직후 격렬한 팽창이 일어났다. 빅뱅이 일어난 지 10^-35초에 우주는 인플레이션기에 접어들었고, 10^-33초 안에 우주는 2배로 팽창했다. ^100배. 우주가 팽창하면서 온도는 점차 낮아지면서 오늘날까지 계속 팽창하고 있습니다.

1929년 허블은 은하계 외 은하계의 적색 편이를 관찰하면서 우주가 끊임없이 팽창하고 있다는 결론에 도달했습니다. 허블은 은하계가 우리로부터 멀어지는 속도와 은하계로부터의 거리도 지적했습니다. 지구는 H에 비례하며 유명한 허블의 법칙인 후퇴 속도 = 거리 * 허블 상수를 제안했습니다. 현재 관측된 허블 상수는 H=67.80?0.77km/s/Mpc, 즉 거리가 100만 파섹 증가할 때마다 후퇴 속도는 초당 67.80km씩 증가하는데, 이는 우주의 팽창 속도가 빛의 속도를 넘어섰다는 뜻이다.

현재 이론적 지식에 따르면 우리 우주는 관측 가능한 지름이 930억 광년이다. 우주에서 가장 빠른 빛의 속도로 여행한다고 해도 우주를 여행하는 데는 930억년이 걸린다. 우주, 그리고 관찰 가능한 우주는 관찰자를 중심으로 하는 구형 공간으로, 현재 지구에서 관찰되는 모든 물질을 포함하며, 우리 우주 전체에서 관찰할 수 없는 부분을 포함합니다.

요컨대, 현재 인류가 우주를 관찰하는 능력은 아직 제한되어 있기 때문에, 관찰할 수 없는 우주의 범위는 가늠할 수 없다. 따라서 우주의 크기는 여전히 미스터리이지만, 현재의 범위는 어느 정도인지 알 수 없다. 관측 가능한 우주의 길이는 930억 광년이다.

블랙홀은 거의 한 세기 동안 사람들에게 자주 언급됐고, 호킹도 생애 동안 블랙홀에 대한 일련의 연구를 진행했지만, 블랙홀은 정확히 무엇으로 존재하는가? 블랙홀의 형성

대부분의 블랙홀은 별에서 진화하며, 블랙홀이 될 수 있는지 여부를 결정하는 요소는 별의 질량에 달려 있습니다. 따라서 블랙홀은 별의 질량에 의해 형성된다는 것을 이해할 수 있습니다. 충분한 질량은 핵융합 반응의 연료가 고갈되고 소멸된 후 중력 붕괴에 의해 형성됩니다.

우리 모두 알다시피, 별은 처음에는 수소 원소만 포함하고 있습니다. 그 안에 있는 수소 원자는 항상 핵분열과 융합을 겪고 있고, 별은 매우 거대하기 때문에 그 내부에서 핵분열과 융합의 과정이 일어납니다. 생성된 에너지는 별 구조의 안정성을 유지하기 위해 별의 중력과 경쟁하기에 충분합니다. 또한 핵분열과 융합으로 인해 수소 원자의 내부 구조도 철이 형성될 때까지 변화하고 부서지고 다른 새로운 원소를 형성합니다. .별은 무너질 것이다.

철 원소는 상대적으로 안정적이고 핵분열이나 핵융합에 참여할 수 없기 때문에 별 내부에만 존재할 수 있습니다. 이로 인해 별 내부에는 중력에 맞서 싸울 에너지가 충분하지 않습니다. 거대한 별의 붕괴를 촉발하여 초신성 폭발을 일으키고, 폭발로 인해 외핵의 물질이 태양 질량의 3배보다 크면 중력에 의해 다시 붕괴됩니다. , 결국 블랙홀인 무한 밀도의 점을 형성합니다.

별이 점차 노화되면 열핵반응으로 인해 중심 연료도 소모되며, 중심에서 생성되는 에너지도 적어서 외부 껍질의 질량을 지탱할 강도가 부족해집니다. 외부 껍질의 압력에 의해 핵은 붕괴되기 시작하여 마침내 무한히 작은 부피와 무한한 밀도를 갖는 별을 형성하게 되며, 일단 그 반경이 슈바르츠실트 반경보다 작아지면 거대한 중력으로 인해 빛조차 외부로 방출될 수 없게 됩니다. , 별과 외부 세계 사이의 모든 연결이 끊어져 "블랙홀"이 탄생했습니다.

아인슈타인은 『일반상대성이론』에서도 우주에는 중력과 밀도가 너무 커서 빛조차 벗어날 수 없는 신비한 천체가 있다고 말했습니다. 블랙홀을 직접 관찰할 수 있나요?

블랙홀은 일반적인 천체와는 달리 우리가 블랙홀을 직접 관찰하고 측정하는 것은 극히 어렵기 때문에 간접적인 방법을 통해서만 블랙홀에 대한 관련 정보를 얻을 수 있습니다. 큰 질량의 별이 말년으로 진화하여 초신성 폭발을 겪을 때, 그것은 블랙홀로 붕괴될 수 있고, 우주의 초기 단계에서 일부 작은 블랙홀이 형성될 수도 있다고 여전히 믿고 있습니다.

작은 블랙홀의 부피는 원자핵 정도에 불과하지만 질량은 산과 맞먹고 높이는 수억 톤에 달할 수 있으며, 그 안에 담긴 에너지는 그 안에는 10개의 대형 발전소가 있는 셈이다. 유명한 물리학자인 호킹은 미래의 어느 날 우주가 멸망하더라도 블랙홀은 여전히 ​​우주에 존재하며 우주가 멸망해도 사라지지 않을 것이라고 믿고 있다. 블랙홀의 힘은 매우 강력해서 우리 인간이 통제할 수 없다는 것입니다.

블랙홀의 질량은 엄청나게 크지만, 그 부피는 매우 작고, 그 밀도는 입방센티미터당 수백억 톤 이상으로 놀라울 정도로 높기 때문에, 블랙홀이 생성하는 중력장은 블랙홀에 들어가는 모든 물질은 삼켜질 것입니다. 우리 모두는 빛의 속도가 우주의 궁극적인 운동 속도라는 것을 알고 있지만, 블랙홀 앞에서는 빛의 속도가 가능합니다. 천문학자들은 블랙홀의 인력과 추적을 피할 수 있는 광자는 거의 없다고 주장했습니다. 이러한 관점에서 보면 블랙홀은 빛을 흡수할 뿐 반사하지는 않는다는 것을 알 수 있습니다.

블랙홀은 인간에게 미스터리 같은 존재이고 육안으로 그 존재를 입증한 사람은 아무도 없지만, 천문학자들은 블랙홀의 강력한 인력이 근처 천체에 영향을 미친다는 사실을 발견했다. 이러한 천체가 블랙홀에 끌려 삼켜질 때 X선이나 X선을 방출한다는 것입니다. 따라서 과학자들은 이러한 광선을 관찰함으로써 우주에 있는 블랙홀의 흔적을 탐지할 수 있습니다.