감마선 폭발과 블랙홀의 모든 것.... (방사선과 우주과학)

목차

~ 감마선 폭발과 블랙홀에 관하여... ~

* 서론
* 감마선 폭발
* 감마선 폭발의 중심엔진
- 중심엔진의 조건
* 블랙홀의 에너지
* 자기마당속의 블랙홀
* 전 망
* 참고자료*

본문내용

의해 순식간에 방전이 이루어질 것으로 예상되기 때문이다. 그러나 자기마당 속에서 블랙홀이 회전하는 경우에는 블랙홀이 어느정도의 전하를 갖고 있는 것이 안정하다는 성질을 갖고 있다. 자기마당(B)과 블랙홀의 각운동량(J)의 곱에 해당하는 전하(Q∼BJ)를 갖는 것이 전기적으로 안정된 상태가 된다. 따라서 회전하는 블랙홀 주위에 전기마당이 생기게 된다. 강한 전기마당에서는 진공이 불안정하여 전하를 갖는 입자의 쌍을 방출하게 된다. 이 과정을 슈빙거과정(Schwinger process)이라고 부르는데 전기마당의 세기가 임계값 m2c3/ħ 이상이 되면 효과적으로 일어난다. 1015 G의 자기마당 속에 있는 태양질량정도의 블랙홀이 최대 각운동량을 가질 때, 안정적으로 가질 수 있는 전하량은 대략 1015 C이다. 이 전하량이 블랙홀 주위에 임계값을 넘는 강한 전기마당을 형성하여 전자-양전자쌍에 대해 진공이 불안정한 상태가 된다. 이 때 생성된 전자-양전자쌍이 블랙홀의 에너지와 각운동량을 빠르게 밖으로 빼낼 수 있어 감마선 중심엔진의 얼개로 연구되고 있다.
지금까지 자기마당속의 블랙홀 에너지가 감마선 폭발의 에너지로 빼내질 수 있는 여러 가지 방법을 살펴보았다. 앞서 지적한대로 블랙홀에서 고려해야할 중요한 부분인 주위의 또아리나 원반의 중력 결합에너지도 감마선 폭발에 기여할 수 있다. 그러나 감마선 폭발의 중심엔진으로서 블랙홀의 역할이 구체적으로 검증되기 위해서는 이러한 에너지(블랙홀 에너지 혹은 블랙홀-빨림원반(또아리) 결합에너지)가 불공의 에너지로 전환되는 과정에 대한 정량적인 연구가 필요하다.
전 망
인공위성 관측의 발달로 감마선 폭발의 위치측정이 가능해지고 폭발의 잔광이 여러 파장에 걸쳐 관측되면서 감마선 폭발의 신비의 한 꺼풀이 불공 충격파 모형에 의해 벗겨진 셈이다. 또한 천체물리학적 블랙홀의 증거가 자리를 잡아가고 있고 블랙홀이 커다란 에너지 저장체라는 것은 블랙홀-빨림원반(accretion disk) 계가 감마선 폭발 중심엔진의 수수께끼를 풀 수 있는 해답의 한 모서리를 차지하고 있다는 것을 보여주고 있다.
이미 궤도에 올려진 HETE II와 2003년에 올려질 Swift 위성에 의해 매년 30개 이상의 감마선 폭발 위치가 측정될 것으로 예상하고 있다. 잔광의 특성이 더욱 자세히 밝혀지고 이러한 특성으로부터 수수께끼인 중심엔진의 성격을 추정할 수 있게 될 것으로 기대하고 있다. 또한 빅뱅 이후의 대폭발이라고 불리는 감마선 폭발에서는 감마선을 포함한 전자파외에도 고에너지 우주선과 중성미자가 발생할 수 있고 또한 중력파의 샘이 될 수 있어 이들 입자의 검출과 관련된 연구도 앞으로의 흥미로운 과제가 될 것이다.
CHANDRA와 같은 X-선 관측위성은 블랙홀 주위에서 나오는 X-선 관측을 통하여 사건지평의 존재 등 블랙홀과 근접해서 일어나는 현상에 대한 정보를 제공해 주고 있다. 특히 블랙홀과 빨림원반 사이의 동역학적 현상에 대한 실험적인 정보는 아직 연구가 미진한 블랙홀에 근접한 영역에서의 현상을 이해하는데 큰 기여를 할 것이고, 감마선 폭발에서 블랙홀의 역할을 이해하는데 필요한 단서를 제공해 줄 것으로 전망된다.
***참고자료***
1. 박석재, 「스티븐 호킹의 새로운 검은 구멍」 국제언론문화사, 1991, pp. 23-24, 30-48, 100-116
2. Hawking, Stephen W. 「時間의 歷史」 三省이데아, 1990, pp. 129-174
3. Fraknoi, Andrew & Morrison, David & Wolff, Sidney 「우주로의 여행(Through the Universe)」 청범출판사, 1998, pp. 468-475

키워드

감마선,   블랙홀,   방사선,   우주,   지구과학