1930년천문학

찬드라세카르 한계 — 별의 죽음을 결정하는 임계 질량

수브라마냔 찬드라세카르가 양자역학과 특수 상대론을 결합해 백색 왜성이 지탱할 수 있는 최대 질량이 태양 질량의 약 1.44배임을 계산했다. 이 한계를 넘으면 중성자별이나 블랙홀로 붕괴한다.

“19세 청년의 계산이 별들이 어떻게 죽는지를 결정했다.”

이야기의 시작

배를 타고 인도에서 영국으로 가는 19세 청년이 별의 운명을 계산했다.

백색 왜성이 전자 축퇴압으로 자신의 무게를 지탱한다는 것은 알려졌지만, 그 한계가 있는지는 상대론적으로 검토된 적이 없었다.

백색 왜성은 아무리 무거워도 안정을 유지할 수 있을까?

찬드라세카르는 전자들이 빛의 속도에 가까워지는 상대론적 효과를 고려하면 전자 축퇴압이 중력을 이기지 못하는 임계 질량이 존재함을 보였다. 그 값은 약 1.44 M☉.

에딩턴은 공개적으로 반박하며 '별은 그런 식으로 죽을 수 없다'고 했다. 이 논쟁이 찬드라세카르를 10년 이상 괴롭혔다.

이 한계는 Ia형 초신성의 표준 촛불 역할을 해 우주의 가속 팽창(암흑 에너지) 발견에 핵심 잣대가 됐다.

찬드라세카르는 1983년 노벨 물리학상을 수상했고, NASA의 찬드라 X선 망원경이 그의 이름을 딴다.