블랙홀에 대하여

썸네일

블랙홀은 무엇인가

블랙홀의 공간과 시간은 모두 휘어있다. 그리고 어떤 물질에 의해 휨이 발생되는 태양계와는 달리, 블랙홀에서의 휨은 다른 물질과 성분 없이, 블랙홀 내부의 강력한 휨 에너지에 의해서 휜다. 즉, "휨이 휨을 낳는다(Warping begets warping)"는 것이다.

블랙홀은 구속력이 엄청나다. 물리학에서 구속력이란 물체가 움직일 수 없도록, 혹은 일정한 운동만 할 수 있도록 물체의 행위를 제한하는 힘을 말하는데, 이런 구속력이 발생되는 이유는 블랙홀의 시간은 굴곡져있기 때문이다. 아인슈타인의 시간 굴곡 법칙이 바로 이를 설명해 주는 법칙이며, 더 쉽게 설명하자면 블랙홀의 시간은 블랙홀 내부의 가장 아래 존재하는 특이점을 향해 흐르고, 우리는 과거로 거슬러 오르지 못하기 때문에 그 무엇도 블랙홀의 입구, 즉 위(미래)로 올라가 블랙홀을 탈출할 수가 없다는 것이다.

지금까지 밝혀진 연구에 따르면 블랙홀의 회전 속도는 가능한 최대 속도의 99.8퍼센트이며, 중력과 질량은 태양의 중력과 질량보다 약 410만 배나 더 강하다고 한다. 그리고 대형 은하 중심에 있는 블랙홀들은 거의 대부분이 태양의 1억 배 이상의 무게를 가진다.

참고로 은하란, 137억 년 전 빅뱅(the big bang)이라는 명칭의 거대한 폭발이 일어나며 태어난 우주가 모든 방향으로 팽창을 시작하고, 그렇게 우주의 팽창 덕분에 폭발로 뜨거웠던 기체 또한 식게 되자 밀도가 높은 곳이 중력으로 인해 쪼그라들어 생겨난 집단을 말한다. 우주에는 약 1조 개의 은하들이 존재하고 있는데, 지름이 대략 10만 광년에 달하는 은하들을 대형 은하라고 부른다.

가장 유명한 대형 은하는 역시 안드로메다 은하(Andromeda Galaxy)다. 지구가 포함된 은하를 우리는 우리 은하(The Galaxy, Milky Way galaxy)라고 부르는데, 안드로메다 은하가 우리 은하에서는 가장 가까운 대형 은하이며, 약 40억 년 후에 안드로메다 은하와 우리 은하가 충돌할 것으로 관측됐다고 한다.

다시 블랙홀에 대한 설명으로 돌아와서, 우리 은하에는 약 1억 개의 블랙홀이 있다. 이 블랙홀들은 블랙홀들 중에서는 작은 편에 속하지만, 그럼에도 무게는 최소 태양의 3배에서 최대 30배 정도다.

하지만 다행히도 태양계 안에는 블랙홀이 없다. 만약 태양계에도 블랙홀이 있었다면 블랙홀의 중력에 의해 지구의 궤도에 문제가 생겼을 것이다. 지구가 태양과 너무 가까워지게 되어 생명체가 살 수 없거나, 태양과 아주 멀리 떨어지게 되어 살 수 없는, 그리고 최악의 경우, 지구가 아예 태양계 밖, 혹은 블랙홀 안으로 빨려 들어가게 되는 그런 문제들 말이다.

블랙홀 연구에 있어 가장 중요한 인물들은 카를 슈바르츠(1873-1916), 로이 커(1934- ), 스티븐 호킹(1942-2018), 로버트 오펜하이머(1904-1967), 안드레아 게즈(1965- )다. 이들은 아인슈타인의 상대론 법칙만으로는 설명할 수 없던 블랙홀들의 속성을 도출해 내며 블랙홀 연구에 크게 기여했다.