중성자별이란 무엇인가? 중성자별의 형성과 특징

중성자별의 형성

중성자별은 초신성이라고 알려진 불타는 폭발로 죽은 거대한 별의 잔해입니다. 그러한 폭발이 있고 난 뒤, 이전 별들의 핵은 초고밀도 물체로 압축됩니다. 그 압축의 정도는 태양의 질량이 도시 크기의 공 모양으로 압축된 것과 같습니다. 보통 별은 거대한 질량의 중력이 중심점을 향해 가스를 끌어당기려고 하기 때문에 구형 모양을 유지합니다. 하지만 이것은 핵의 핵융합 에너지에 의해 균형을 이루며 외부 압력을 가합니다. 태양 질량의 4~8배에 달하는 별은 수명이 다하면, 사용 가능한 연료를 소모하며 내부 핵융합 반응이 중단됩니다. 별의 바깥층은 빠르게 안쪽으로 붕괴되고 두꺼운 핵에서 튕겨져 나온 다음 격렬한 초신성으로 다시 폭발합니다. 그러나 밀도가 높은 핵은 계속 붕괴되어 매우 높은 압력을 생성합니다. 그 결과 양성자와 전자는 함께 중성자로 압축될 뿐만 아니라 중성미자라고 불리는 가벼운 입자가 먼 우주로 빠져나가게 됩니다. 최종적으로 중성자별은 더 이상 꽉 눌릴 수 없으므로 더 이상 분해될 수 없습니다.

 

중성자별의 특징

천문학자들은 중성자가 발견된 직후인 1930년대에 처음으로 이 기괴한 별의 존재에 대한 이론을 세웠습니다. 그러나 과학자들은 1967년이 되어서야 중성자별에 대한 실제적이고 좋은 증거를 갖게 되었습니다. 영국 케임브리지 대학의 대학원생 조슬린 벨은 자신의 전파 망원경에서 이상한 펄스가 지나치게 규칙적으로 도달하는 것을 발견했습니다. 벨은 당초 그것이 외계 문명의 신호일지도 모른다고 생각했지만, 그 패턴은 ET가 아니라 빠르게 회전하는 중성자별에서 방출되는 방사선이었습니다. 중성자별을 생성하는 초신성은 소형 물체에 막대한 양의 에너지를 전달해 초당 0.1~60회, 최대 700회 축을 중심으로 회전하게 합니다. 이들 독립체의 강력한 자기장은 등대 광선처럼 지구를 휩쓸어 펄서라고 알려진 것을 생성할 수 있는 강력한 방사선 기둥을 생성합니다. 중성자별의 특성은 이 세상의 것이 전혀 아닙니다. 중성자별 물질 1티스푼의 무게는 10억 톤에 달합니다. 만일 사람이 죽지 않고 어떻게든 그 표면에 서게 된다면, 그는 지구에서 느끼는 것보다 20억 배 더 강한 중력을 경험하게 될 것입니다. 일반적인 중성자별의 자기장은 지구보다 수조 배 더 강할 수 있습니다. 그러나 일부 중성자별은 훨씬 더 극단적인 자기장을 가집니다. 이는 평균 중성자별 자기장의 1,000배 이상이며, 이것은 마그네타라고 알려진 물체를 생성합니다. 마그네타 표면의 별 지진은 엄청난 양의 에너지를 방출할 수 있습니다. 나사는 "마그네타는 10분의 1초 안에 지난 10만 년 동안 태양이 방출한 것보다 더 많은 에너지를 생산할 수 있다"라고 보고했습니다.

 

중성자별 연구

연구자들은 GPS 빔이 지구 사람들을 안내하는 데 도움이 되는 것처럼 우주선의 항해를 돕기 위해 중성자별의 안정적인 펄스를 사용하는 것을 고려했습니다. X선 타이밍 및 항법 기술을 위한 스테이션 익스플로러(SEXTANT)라고 불리는 국제 우주 정거장의 실험에서는 펄서의 신호를 사용하여 정거장의 위치를 16km 이내로 계산할 수 있었습니다. 그러나 중성자별에 대해서는 아직 이해해야 할 부분이 많이 남아 있습니다. 지난 2019년 천문학자들은 지금까지 본 것 중 가장 거대한 중성자별을 발견했습니다. 이는 우리 태양 질량의 약 2.14배였으며, 직경 약 20km의 구체에 담겨 있었습니다. 이 크기에서는 물체가 블랙홀로 붕괴되어야 하는 한계에 도달합니다. 이러한 이유에서 연구자들은 잠재적으로 물체를 붙잡고 있는 이상한 물리학을 더 잘 이해하기 위해 면밀한 조사를 이어가고 있습니다. 연구원들은 또한 중성자별 역학을 더 잘 연구하기 위한 새로운 도구를 얻고 있습니다. 물리학자들은 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)를 사용해 두 개의 중성자별이 서로 원을 그리다가 충돌할 때 방출되는 중력파를 관찰했습니다. 이러한 강력한 합병은 백금과 금, 우라늄과 같은 방사성 원소를 포함하여 우리가 지구상에 가지고 있는 많은 귀금속을 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.