[1일 1페이지, 교양수업365]032 과학_블랙홀

 

032 과학_블랙홀

블랙홀의 질량이 큰 별이 소멸할 때 생긴다. 죽어가는 별은 붕괴되어 점점 작아지고 밀도는 점점 커져 결국 크기는 없지만 밀도가 무한히 큰 하나의 점으로 압축된다. 그 점은 특이점이라 하는데, 밀도가 매우 커서 빛조차 특이점의 중력을 빠져나갈 수 없다. 블랙홀 주면의 모든 것은 암흑 속으로 빨려 들어가게 된다.

2019년-4월-11일-촬영한-인류-최초의-블랙홀

 

로켓이 우주 공간으로 발사될 때 지구의 중력을 벗어나려면 충분히 빠른 속도로 탈출해야 한다. 적절한 속도에 이르지 못하면 지상으로 떨어진다. 블랙홀의 중력은 매우 강력해서 블랙홀을 빠져나가려면 탈출 속도가 빛의 속도보다 빨라야 한다. 하지만 빛보다 빨리 이동할 수 있고, 즉 아무것도 블랙홀을 빠져나갈 수 없다. 탈출 속도가 빛의 속도가 되는 특이점 주변 경계선을 우리는 '사건의 지평선 event horizon'이라 부른다. 사건의 지평선 안쪽으로 떨어지는 것은 모두 특이점으로 빨려 들어간다.

 

물론 이것은 모두 이론에 불과하다. 블랙홀은 어떤 빛도 방출하지 않으므로 눈으로 블랙홀을 볼 수는 없다. 우리가 블랙홀의 존재를 알 수 있는 것은 블랙홀의 질량에 작용하는 다른 천체들이 있기 때문이다. 블랙홀은 밀도가 아주 높아서 빛도 휘어지게 할 수 있다. 그 효과에 의래 지구에서 과학자들이 관측할 때 하나의 별이 여러 개의 이미지로 보일 수 있으며 그 별과 지구 사이 어딘가에 블랙홀이 있다고 유추한다.

 

블랙홀은 물리학자들에게 수수께끼다. 에너지가 생성되거나 파괴될 수 없다는 양자역학 법칙을 거스르는 것처럼 보이기 때문이다. 블랙홀의 중신으로 빨려 들어간 빛은 무한히 작은 공간에 쑤셔 넣어지게 때문에 파괴되는 것처럼 보인다. 그러나 빛이 어떻게든 보존된다면 언젠가는 빠져나갈 수 있지 않을까? 블랙홀이 거꾸로 작용하는 것이 가능할까? 이 물음은 천체물리작의 풀리지 않은 문제로 남아 있다.

 

블랙홀이 우주의 모든 에너지를 흡수한다고 믿을 만한 이유는 없다. 블랙홀은 오로지 사건의 지평선을 넘어오는 천체만 잡아당긴다.

 

알베르트 아인슈타인은 양자물리학 법칙을 거부하면서 "신은 우주를 가지고 주사위 놀이를 하지 않는다."라고 말했다. 현대 이론물리학자 스티븐 호킹은 블랙홀을 가리켜 이렇게 말했다. "신은 그저 주사위 놀이만 하는 것이 아니다. 가끔은 안 보이는 곳으로 주사위를 던진다."

 

만약 우리가 블랙홀의 사건의 지평선을 넘어가려고 한다면 외부에서 우리를 관찰하는 사람이 보기에는 우리가 움직이는 속도가 점점 느려져서 결코 사건의 지평선에 도달하지 못하는 것처럼 보일 것이다. 이것은 블랙홀의 중력이 엄청나게 크기 때문에 생기는 착시 현상이다. 블랙홀은 우리에게서 방출되는 빛을 빨아들인다. 즉 빛이 외부 관찰자에게 도달하는 데 걸리는 시간이 점점 길어짐을 의미한다. 하지만 우리의 관점에서 보면 우리는 사건의 지평선을 건넌 것이고, 특이점에서 짓눌러져서 죽음에 이르기까지 특별한 일은 아무것도 일어나지 않는다.

 

 

참고자료

<1일 1페이지, 세상에서 가장 짧은 교양수업 365>

 

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