천문학을 살펴보다 보면 만나게 되는 단어 중 하나인 찬드라세카르 한계에 대해 알아보겠습니다. 생각보다 복잡하거나 어렵지 않은 용어이니 생활상식 혹은 과학상식의 하나로 생각하시고 천천히 읽어주세요.
수퍼노바가 일어나는 지점, 찬드라세카르 한계
찬드라세카르 한계는 백색왜성이 가질 수 있는 질량의 최댓값을 의미합니다. 백색왜성은 이미 별의 생애주기에서 별이 죽은 뒤 외피를 벗어낸 상태, 그러니까 별의 가장 중심부가 남은 상태입니다. 이미 표면에 있던 상대적으로 낮은 밀도와 압력의 성분들은 한차례 제거된 상태에 속하죠. 그래서 백색왜성은 그 자체만으로도 엄청난 밀도와 압력등을 가지고 있습니다. 이 밀도와 압력등은 주변의 별들로부터 가스와 원소등의 성분들을 중력으로 끌어오게 되는데 이 과정에서 백색왜성의 질량은 점점 늘어나게 됩니다. 하지만 이 질량이 무한대로 늘어나지는 못합니다. 일정한 한계점에 도달하게 되는데 그것이 바로 찬드라세카르 한계입니다. 그리고 이 한계점을 지나면, 백색왜성은 수퍼노바를 일으키게 됩니다.
참고글 | 크면 클수록 더 크게 빛나는 수퍼노바 (Super Nova)
찬드라세카르 한계는 인도계 물리학자인 수브라마니안 찬드라세카르(Subrahmanyan Chandrasekhar)가 1930년에 발견하여 그의 이름을 따 찬드라세카르 한계로 이름 지어졌습니다. 일반적으로 이 한계점은 태양보다 1.4배 정도의 질량이 되는 지점으로 알려져 있으며 이 한계점을 넘어서게 되면 수퍼노바를 일으킨 후 블랙홀 등으로 변화하게 됩니다.
그래프의 X축은 백색왜성의 태양대비 질량입니다. X축의 1이면 태양과 같은 질량입니다.
그래프의 Y축은 별의 반지름을 의미합니다.
그래프 해설
파란색 곡선은 백색왜성의 질량이 변화함에 따라 반지름이 어떻게 변화하는지를 보여줍니다. 일반적으로 질량이 증가할수록 반지름의 증가폭은 줄어들게 됩니다. 이는 백색왜성의 질량이 증가하게 되면서 밀도가 높아지기 때문입니다. 밀도의 상승은 다시 중심부의 열과 압력상승을 야기시키기 때문에 질량이 증가함에 따라 반지름의 증가율은 완만한 곡선을 그리게 됩니다.
녹색곡선은 질량을 더 이상 축적하지 못하는 지점입니다. 이 곡선이 0에 수렴하게 되면 그것이 찬드라세카르의 한계점입니다.
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