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Astrophysics · Compact Objects

중입자별(Neutron Star): 초신성의 마지막 유산, 도시 크기 별의 모든 것

업데이트 · 2025-08-24 · 작성자: 운영자

중입자별 개념도: 강한 자기장과 양극 빔

중입자별(Neutron Star)은 초신성 폭발 후 남는 초고밀도 잔해별입니다. 반지름은 보통 10~20km 정도지만 질량은 태양의 1.4~2배에 달하며, 밀도는 상상을 뛰어넘습니다. 설탕 한 스푼(1cm³)에 수십억 톤이 담긴다고 비유할 만큼, 원자핵 밀도가 별 전체에 적용된 세계입니다.

규모: 반지름 10~20km 질량: 태양의 1.4~2배 키워드: 펄서·마그네타·중력파

1) 중입자별 정의와 특징

중입자별은 전자와 양성자가 전자 포획을 거쳐 주로 중성자로 이루어진 별입니다. 표면 중력은 지구의 수억 배, 일부는 초당 수백 회 자전하며 강력한 자기장을 방출합니다.

2) 형성 과정

1. 핵융합의 종말: 철 원소까지 핵융합을 끝낸 별은 더 이상 에너지를 생산할 수 없습니다.
2. 초신성 폭발: 핵이 붕괴하고 외피가 날아가면서 초신성이 형성됩니다.
3. 중입자별 탄생: 남은 핵은 중성자로 압축되어 도시 크기의 별로 응축됩니다.

3) 펄서와 마그네타

펄서(Pulsar)는 규칙적인 전파·X선 신호를 방출하는 중입자별이고, 마그네타(Magnetar)는 자장이 극도로 강한 변종으로 강력한 X선·감마 폭발을 보입니다.

4) 중력파와 합병

두 중입자별이 합쳐질 때 중력파와 함께 밝은 폭발인 키로노바가 발생합니다. 이는 금·백금 같은 무거운 원소가 형성되는 과정을 설명합니다.

5) 블랙홀과의 차이

질량이 더 무거운 별은 중입자별이 아닌 블랙홀이 됩니다. 즉, 중입자별은 블랙홀로 붕괴하기 직전 단계라 할 수 있습니다.

6) 과학적 의의

• 상대성이론 검증: 강한 중력장에서 이론을 실험할 수 있습니다.
• 고밀도 물질 연구: 실험실에서 불가능한 핵밀도 물질을 연구할 수 있습니다.
• 우주 항법: 펄서 신호는 미래의 우주 항법 시스템으로 활용될 수 있습니다.

7) 자주 묻는 질문(FAQ)

중입자별 크기는 얼마나 되나요?

반지름 10~20km 정도이며 도시 크기와 비슷합니다.

중입자별은 사람이 설 수 있나요?

불가능합니다. 표면 중력이 지구의 수억 배이기 때문에 물체는 원자 단위로 분해됩니다.

펄서와 마그네타의 차이는 무엇인가요?

펄서는 회전에 따른 규칙적인 전파 신호, 마그네타는 초강력 자기장으로 인한 폭발적 방출이 특징입니다.

8) 핵심 요약

• 중입자별은 초신성 뒤 남는 초고밀도 잔해별입니다.
• 펄서·마그네타 등 다양한 변종이 있으며, 중력파 연구에도 중요한 단서입니다.
• 작지만 태양보다 무겁고, 우주 물리학의 실험실로 불립니다.

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작성자: 운영자 · 천문·우주 과학 아카이빙 블로그
본 글은 교육·정보 제공 용도로 작성되었습니다.