블랙홀 질량의 한계

블랙홀의 질량(무게)에는 이론적으로 여러 가지 한계가 있지만, 크게 세 가지 범주로 나눠볼 수 있습니다.

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1. 블랙홀의 종류와 질량 범위

블랙홀은 질량에 따라 크게 세 가지로 나뉩니다.

🌑 1) 원시 블랙홀 (Primordial Black Holes)

• 초기 우주에서 형성되었다고 가정되는 블랙홀.
• 질량: 지구 크기보다 작은 것부터 최대 소행성 수준 (~달 질량 이하)
• 아직 직접 발견된 적은 없음.

🕳 2) 항성질량 블랙홀 (Stellar-Mass Black Holes)

• 무거운 별(약 20배 이상의 태양 질량)이 초신성 폭발 후 붕괴하여 형성됨.
• 질량: 태양의 약 3~100배
• 예시: 우리 은하 내 가장 큰 항성질량 블랙홀 중 하나인 사이gnus X-1 (약 21배 태양 질량)

🌌 3) 초거대질량 블랙홀 (Supermassive Black Holes, SMBH)

• 은하 중심부에 위치하며 수십억 년 동안 물질을 흡수하여 성장.
• 질량: 수백만 ~ 수백억 태양 질량
• 예시:
  • 우리 은하 중심의 궁수자리 A (Sagittarius A)** → 약 430만 태양 질량
  • M87 은하 중심의 블랙홀 → 약 65억 태양 질량

💡 현재 관측된 가장 무거운 블랙홀:

• TON 618 블랙홀: 약 660억 태양 질량 (현재까지 가장 거대한 블랙홀 중 하나)

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2. 블랙홀 질량의 한계는?

❓ (1) 초거대질량 블랙홀의 한계는 어디까지인가?

• 이론적으로 블랙홀은 물질을 계속 흡수하면 무한히 커질 수 있음.
• 하지만 우주의 물질이 한정적이므로, 자연적으로 형성될 수 있는 크기에는 한계가 있을 것.
• 현재까지 발견된 블랙홀 중 가장 무거운 것은 수백억 태양 질량 수준이지만, 이보다 더 거대한 블랙홀도 존재할 가능성이 있음.

⚖ (2) 블랙홀이 너무 커지면 어떤 일이 발생할까?

1. 가스 공급 부족
   • 초거대 블랙홀이 성장하려면 주변에서 물질을 계속 흡수해야 하지만, 우주의 물질이 유한하기 때문에 자연적인 성장에 한계가 있음.
2. 퀘이사 단계 종료
   • 블랙홀이 너무 크면 주변 물질을 거의 다 삼켜버려 밝은 퀘이사(Quasar) 활동이 중단됨.
3. 우주의 팽창 효과
   • 블랙홀이 너무 커지기 전에 우주의 팽창이 빨라져 더 이상 물질을 흡수할 수 없게 될 가능성이 있음.

💡 이론적으로는 태양 질량의 약 500~1000억 배가 한계일 가능성이 있음. 하지만 더 큰 블랙홀이 존재할 수도 있음.

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3. 블랙홀이 무한히 무거워질 수 없는 이유

1. 체드라세카 한계 (~1.4 태양 질량) → 중성자별 형성
2. 톨만-오펜하이머-볼코프 한계 (35 태양 질량) → 중성자별이 붕괴하여 블랙홀 형성
3. 에딩턴 한계 → 블랙홀이 물질을 삼킬 때 방출하는 복사압 때문에 무한정 성장할 수 없음
4. 우주 물질 한계 → 주변에 더 이상 흡수할 물질이 없으면 성장이 멈춤

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결론

✔ 블랙홀의 질량에는 이론적인 한계가 있지만, 정확한 최대 질량은 아직 불명확함.
✔ 현재 발견된 가장 무거운 블랙홀은 약 660억 태양 질량(TON 618) 수준.
✔ 이론적으로는 1000억 태양 질량 정도가 최대 한계일 가능성이 있음.
✔ 하지만 우주에는 우리가 아직 관측하지 못한, 더 거대한 블랙홀이 있을지도 모름. 🌌🚀