어렸을 때부터 궁금해왔던 것들이 몇 가지 있는데 오늘 그 중 하나를 이렇게 물어보게 되네요.

저는 천체물리에 깊은 지식이 없는 비전공자임을 먼저 밝혀두어야 답변해주실 분들이 그 수준을 가늠하는데 도움이 되겠지요.

그럼 천천히 궁금증에 관한 내용을 기록해 보겠습니다.

 

 

본 질문과 관련되어 제가 가지고있는 지식 (제대로 모르고있는 점이 있다면 지적해주시면 고맙겠습니다.)

 

1. 자연계에 존재하는 기본 힘은 네 가지가 있다.

   ⑴ 중력 : 천체운동을 지배, 오로지 인력만 존재하여 막대한 질량이 응집될 경우 최강의 힘을 발휘

   ⑵ 전자기력 : 원자의 형태 유지에 관여(원자핵에 대한 전자의 운동), 각종 화학반응에 관여(분자의 구성 및 분자간 반응 등)

   ⑶ 약한상호작용(약력) : 핵변환(원자핵붕괴)에 관여, 방사능의 원인

   ⑷ 강한상호작용(강력) : 원자핵의 형태유지에 관여 (양성자들간의 전기적 척력에의한 흩어짐을 붙잡아주는 역할)

 

2. 전자 배치에 관련된 네 가지 양자수

   ⑴ 주 양자수(principal quantum number) : 오비탈 반지름과 관계 (전자껍질 갯수)
   ⑵ 방위 양자수(azimuthal quantum number) : 오비탈의 형태와 관계 (분자를 이루는 원자간의 결합각에 영향)
   ⑶ 자기 양자수(magnetic quantum number) : 궤도 배향에 관계 (직관적으로 잘 와닿질 않아서 답답하네요;;)
   ⑷ 자기 스핀 양자수(magnetic spin quantum number) : 전자의 자전방향으로 비유되는 양자수 (↑와 ↓로 표시되는 두 경우밖에 없음)

 

  ※ 위 그림에서 K, L 이 주 양자수 s, p 가 방위 양자수 □, □□□ 와 같이 네모칸으로 표현된 것이 자기 양자수가 맞는 것이죠?

 

3. 파울리 배타 원리

   두 개의 동일한 스핀 ½인 입자는 (불확정성 원리가 허용한 한계 이내에서) 동일한 위치와 동일한 속도를 가질 수 없다.

   ※ 시간의 역사 (스티븐 호킹 著) 19판 page 113 의 설명을 그대로 인용하였습니다.

 

4. 축퇴성 혹은 밀집성의 종류

   ⑴ 백색왜성 : 전자 축퇴압으로 형상을 유지 중인 천체(원자들이 다닥다닥 붙어있는 상황)로 찬드라세카르 한계 미만에서 발생

   ⑵ 중성자성 : 중성자와 양성자의 축퇴압으로 형상을 유지 중인 천체 (대략 중성자 덩어리)로 찬드라세카르 한계 초과시 발생

   ⑶ 블랙홀 : 중성자와 양성자의 축퇴압으로도 별의 구조를 지지하지 못하는 경우에 발생 (사건의 지평면 발생에 의하여 내부구조를 알 수 없음)

 

 

 

 

실제 궁금해왔던 질문꺼리들 (제대로 모르고있는 점이 있다면 지적해주시면 고맙겠습니다.)

 

질문 1. 축퇴압이라는 것은 과연 무엇인가? 자연계 기본 4대 힘으로 환원한다면 어느 힘에 기인한 것으로 볼 수 있는가?

          ⑴ 본인이 생각해 둔 답변 : 전자 축퇴압 = 전자와 전자간의 전기적 척력일 것이므로 전자기력에 기인한 것으로 판단된다. (의구심 없음)

          ⑵ 본인이 생각해 둔 답변 : 핵자 축퇴압 = 양성자간의 전기적 척력? 중성자는? 전자의 오비탈에 관해서는 대략이나마 파악하였는데

                                                                  양성자 중성자같은 핵자에도 나름의 오비탈이 있어서 파울리 배타 원리가 적용되는것인가?

                                                                  막대한 중력에 대한 대항력으로 존재해야하니 척력이어야 할텐데 강력이 척력일 수 있는가?

                                                                  근거리에서만 작용한다지만 전자기력보다 100배정도 강한 인력으로 알고있는데? (질문꺼리)

 

질문 2. 전자기력과 강력의 크기 비교시 100배정도로 강력이 세다고 알고있는데 이는 분명 공평하게 같은 거리에 놓고 작용되는 힘의 크기를 비교한

          것으로 생각된다. 그렇다면 원자핵이 자발적으로 붕괴하여 블랙홀이 되지 않는 이유는 무엇인가? 강력이 100배 강하니 붙어있는 양성자

          두 개는 서로를 밀쳐내는 척력보다 100배 강한 인력으로 당겨지므로 달라붙어 겹쳐지려할 것인데? 이것을 막아주는 것이 핵자간의 축퇴

        압인가? 그렇다면 척력효과를 나타내는 그 핵자간의 축퇴압이라는 힘의 근본 원인은 자연계 4대 기본 힘 중 무엇이란 말인가?

          ⑴ 본인이 생각해 둔 답변 : 없음. 전혀 모르겠음. (아마도 배경지식 자체가 잘못된 것인가 싶습니다만…)

 

질문 3. 태양질량의 1.44배라는 찬드라세카르의 한계는 백색왜성과 중성자성 발생의 구분 기준이 되는데, 중성자성과 블랙홀간의 발생 구분 기준이

          되는 질량은 과연 태양 질량의 몇 배이며 '누구누구의 한계'라고 불리는가?

          ⑴ 본인이 생각해 둔 답변 : '러시아의 과학자 레프 다비도비치 란다우는 별의 또 다른 상태가 있음을 지적하였는데 이 역시 태양보다

              된다.'는 내용이 시간의 역사 (스티븐 호킹 著) 19판 page 133~134 에 나와있으니 '란다우의 한계'라 부르면 되는가? (질문꺼리)

질문 4. 백색왜성이나 중성자성의 경우 축퇴압을 이용하여 별의 붕괴를 저지하고있는 상황이라 척력인 축퇴압의 크기 자체는 거의 변화가 없기에

          질량의 외부 유입 등으로 질량이 증가할 경우 중력만이 누적되며 강해져 반지름이 작아지게 된다. 즉 반지름이 작은 백색왜성이 질량이

        더 큰 쪽이고 중성자성도 마찬가지이다.라는 내용을 어디선가 보았습니다. 그렇다면 이론상의 헛소리지만 예를 들어 찬드라세카르 한계를

          넘은 태양 질량의 두 배 쯤인 중성자성을 칼로 반토막 낸다면, 다시 구형으로 모양이 되돌아갈지언정 부피가 증가된 중성자성 두 개로

        분할될 것인지? 아니면 찬드라세카르 한계 이하로 되돌아갔으므로 부피가 급팽창하면서 (중력에의한 압박이 줄어들었으니까요.) 백색왜성

        두 개로 나뉘게 될 것인지? (중성자성 두 개가 너무 빨리 접근하며 비스듬하게 충돌하여 뽀개지면 저런 어처구니없는 상상과 같은 현상이

          발생할까 싶기도 한데… 잘 모르겠네요. 즉 두 중성자성이 하나로 합쳐지기 곤란할 정도의 초기속도로 들이받을 경우에 대한 상상입니다만…)

 

 

 

 

이거 질문글 쓴답시고 정리해서 쓰긴 했는데 제가 궁금해하는 내용이 제대로 전달이 되긴 할까 걱정입니다.

재미도 없는 질문글을 끝까지 읽어주신 여러분들께 감사하다는 말씀을 전하며 답변을 기다리도록 하겠습니다.

 

※ 만약 쥐뿔도 모르면서 써내려간 헛소리가 있다면 어디가 헛소리인지도 좀 알려주셨으면 좋겠습니다;;

 

※ 우선 질문을 삭제하고 튈 생각은 전혀 없음을 밝힙니다.

   다만 제가 드린 질문에 헛소리가 있음이 지적되면 잘못된 곳을 수정해야하므로 일단 본삭금은 걸지 않겠습니다.

    이후 헛소리가 없다는 점이 확인되면 본삭금 옵션에 체크하기로 약속드립니다.