[Kurzgesagt] 우주에서 가장 위험한 물질 – 기묘한 항성에 대한 설명

 

 

중성자별은 블랙홀을 제외하고

가장 밀도가 높은 물체입니다.

이들의 핵에서 우리는

현존하는 가장 위험한 물질을 발견할 수 있습니다.

바로 기묘 물질입니다.

 

이 물질은 너무나 극단적이어서

우주의 법칙을 어기고 접촉하는 모든 것을

감염시키고, 파괴할 수 있습니다.

아니면 우주가 시작에 대해 알려줄지도 모르죠.

어쩌면 둘 다일 테고요.

 

 

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기묘 물질이 실제로 얼마나 극단적인지 이해하려면

먼저 몇 가지를 알아야 합니다.

 

중성자별이란 무엇이며

기묘 물질은 어떻게 우주의 법칙을 어길까요?

 

이 모든 것을 하나의 영상으로 담으려면

몇 가지를 크게 단순화해야 합니다.

더 자세한 내용을 원하시면

추가 자료를 읽어보세요.

 

중성자별은

매우 무거운 초신성이 폭발한 후에, 남는 것입니다.

이런 일이 발생하면

별의 핵이 자체 중력에 의해 붕괴합니다.

이렇게 강한 힘이 안으로 작용하면

원자핵과 기타 입자가 극한의 압박을 받습니다.

 

전자는 양성자에게로 밀려나고 합쳐져서 중성자로 변합니다.

원자 내부의 빈 공간이 갑자기 서로 가까워지고 싶지 않지만

선택의 여지가 없는 입자들로 완전히 채워집니다.

이들은 중력과 붕괴에 맞서 필사적으로 싸웁니다.

 

중력이 이긴다면 블랙홀이 될 것입니다.

만약 입자들이 이기면 중성자별이 됩니다.

 

중성자별은 도시 크기만 한 거대한 원자핵과 같습니다.

태양의 질량을 가진 핵입니다.

여기서는 이상한 일이 생깁니다.

 

중성자별 중심부의 환경은

너무 극단적이어서 핵물리학의 법칙이 바뀝니다.

그리고 이상하고 극도로 위험한 물질이 생깁니다.

 

하지만 먼저 짚고 넘어갈 게 있습니다.

규칙이 어떻게 깨질 수 있는지 알려면

먼저 규칙을 배워야 하겠죠.

 

원자핵을 구성하는 입자인 양성자와 중성자는

쿼크라고 불리는 더 작은 입자로 구성됩니다.

쿼크는 혼자 있는 걸 싫어합니다.

그래서 속박된 상태에 있습니다.

분리하려고 해도

더 세게 당길수록 더 강하게 서로 달라붙습니다.

에너지를 많이 가하면

그냥 그 에너지로 새로운 쿼크를 만들어 버립니다.

 

쿼크는 다른 입자의 구성 요소로만 함께 존재하며

그 자체로는 관찰된 적이 없습니다.

종류는 다양하지만

두 가지만 안정적 물질을 만드는 것 같습니다.

양성자와 중성자에서 발견되는

위 쿼크와 아래 쿼크입니다.

다른 모든 쿼크는 빠르게 붕괴하는 것 같습니다.

 

그러나 중성자별 내부에서는 다를 수 있습니다.

핵안에서 작용하는 힘은 너무나 강력해

빅뱅 직후의 우주와 비슷한 정도입니다.

중성자별 핵은 화석인 셈이죠.

모든 것의 시작을 되돌아볼 수 있는 화석 말입니다.

 

따라서 중성자별 내부에서 쿼크가 어떻게 행동하는지 배움으로써

우주 자체의 본질을 이해할 수 있습니다.

 

한 가지 가설은

중성자별 내부에서는 양성자와 중성자가 분리된다는 겁니다.

모든 입자가 어깨를 맞대고 뭉쳐지며 용해되고 녹아서

일종의 쿼크 욕조가 됩니다.

셀 수 없이 많은 입자가 녹아

순전히 쿼크들로만 만들어진, 하나의 거대한 무언가가 됩니다.

 

쿼크 물질

이것으로 만들어진 별은 ‘쿼크 항성’이라 불립니다.

겉으로 보기에는 일반 중성자별과 별반 다르지 않을 수도 있습니다.

 

이제 가장 위험한 물질에 대해 이야기해 보죠.

쿼크 항성 내부의 압력이 충분히 크면

상황이 이상해질 수 있습니다.

말 그대로입니다.

 

중성자별의 핵에서는 일부 쿼크가 기묘 쿼크로 변환될 수 있습니다.

기괴한 특성을 가진 기묘 쿼크의 핵은 더 무겁고

적절한 표현이 아닐 수도 있지만 더 강합니다.

이들이 나타나면 기묘 물질을 만들 수 있습니다.

 

기묘 물질은

물질의 이상적인 상태일지 모릅니다.

완벽하게 조밀하고, 완벽하게 안정적이며, 파괴되지 않습니다.

우주의 어떤 물질보다 안정적입니다.

매우 안정적이어서 중성자별 외부에서도 존재할 수 있습니다.

이 경우 문제가 발생합니다.

다른 물질을 감염시킬 수 있거든요.

여기에 닿는 모든 물질은 그 안정성에 깊은 감명을 받고

즉시 자신도 기묘 물질로 변합니다.

양성자와 중성자는 용해되어

쿼크 욕조의 일부가 되고, 에너지를 해방한 뒤

기묘 물질을 더 생성합니다.

 

이들을 제거하는 유일한 방법은

블랙홀에 던져 넣는 것입니다.

하지만 뭐 걱정할 필요는 없습니다.

어차피 이들은 중성자별 안에 있으니까요.

 

하지만 중성자별이 다른 중성자별이나 블랙홀과 충돌해

내부 물질을 엄청나게 흩뿌릴 때는 이야기가 달라집니다.

그중 일부에는 기묘 물질이 몇 방울 포함될 수 있습니다.

이건 ‘기묘체’라고 불립니다.

 

기묘체는 중성자별의 핵만큼 밀도가 높습니다.

정말 작아서 원자보다 작을 수도 있고,

가장 큰 기묘체는 로켓보다 작을 겁니다.

 

이 기묘체들은 수백만 년 또는 수십억 년 동안

은하계를 떠돌게 될 것입니다.

우연히 별이나 행성을 만날 때까지요.

 

만약 지구에 닿는다면

지구는 그 즉시 기묘 물질로 변하기 시작할 겁니다.

더 많이 바뀔수록 더 많아지겠죠.

결국 지구를 구성하는 모든 원자가 기묘 물질이 될 겁니다.

결국 지구는 기묘 물질로 이루어진 소행성 크기의 뜨거운 천체가 됩니다.

 

태양은 기묘체와 부딪히면

붕괴하여 기묘 항성이 됩니다.

기묘체는 건조한 숲을 통과하는 불처럼, 태양을 먹어치울 겁니다.

태양의 질량은 크게 바뀌지 않을 것입니다.

하지만 밝기가 훨씬 줄어드니 지구가 얼어 죽을 겁니다.

 

그리고 기묘체는 작은 바이러스 같아서

우리는 그것이 오는 걸 볼 수 없습니다.

더 나쁜 소식은 일부 이론에 따르면

우리은하의 기묘체가 별보다 많다는 겁니다.

 

이러한 기묘체는 빅뱅 이후 초기 시대에 형성되었을 수 있습니다.

온 우주가 중성자별 핵만큼 뜨겁고 밀도가 높았으니까요.

은하계의 중력 범위 주위에 뭉쳐진 겁니다.

우주가 팽창하고 진화할 때 말이죠.

 

기묘체는 너무 많고 거대해

사실은 우리가 은하계를 하나로 묶고 있다고 의심하는

암흑 물질일 수도 있습니다.

물론 아닐 수도 있죠.

이건 추측일 뿐입니다.

 

지난 수십억 년 동안

지구와 태양과 행성들은

기묘체의 들불 속에서 소멸되지 않았습니다.

그러니 그런 일이 일어날 가능성은 높지 않은 것 같습니다.

 

오늘날 이러한 기묘한 물질을 이해하는 것은

우리 우주의 탄생과

우주가 지금과 같은 모습으로 성장한 이유를

이해하는 열쇠가 될 수 있습니다.

 

과학자들이 처음으로

자석과 전선을 가지고 놀면서

전자에 대해 생각하기 시작했을 때

그들은 향후 100년 동안 기술이 어떻게 발전할지 전혀 몰랐습니다.

 

오늘날 중성자별과 기묘 물질의 근원을 고민하는 과학자들은

우리의 상상을 초월하는 미래를

자신도 모르게 준비하고 있는 걸지도 모릅니다.

아니면 그렇지 않을지도 모르죠.

시간이 말해줄 겁니다.

 

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