미지의 세계 블랙홀

미지의 세계 블랙홀

블랙홀은 초고밀도에 의하여 생기는 강한 중력에 의해 형성된 구멍으로 항성이 진화의 최종 단계에서 한없이 수축하여, 그 중심부의 밀도가 빛을 빨아들일 만큼 매우 높아지면서 생겨납니다. 블랙홀의 주위는 매우 강한 중력에 의해 시공이 현저하게 왜곡되며, 내측에서는 탈출 속도가 광속을 넘는다고 합니다.

 

1915년 아인슈타인이 상대성이론을 연구하면서 중력이 빛의 운동에 영향을 미친다는 것을 고안한 뒤 슈바르츠실트가 점질량과 구질량의 중력장을 기술하는 아인슈타인 방정식의 해를 구했습니다. 이 반경을 슈바르츠실트 반경이라고 합니다. 블랙홀 안에서는 빛이라도 밖으로 나올 수 없기 때문에, 천체 관측에 사용되고 있는 거의 모든 광선과 전파는 나오지 않게 됩니다.

 

과거의 블랙홀은 어디까지나 이론적인 존재에 불과했습니다. 1970년대 이후에 우주에서 오는 X선을 관측하여 천체를 연구하는 X선 천문학이 발전하면서 블랙홀에 대한 연구가 더욱 활발해졌습니다. 우주로부터 오는 X선은 대기에 흡수되어 지상까지 도달할 수 없기 때문에 우주의 X선을 관측하기 위해서는 관측 장치를 대기권 밖으로 올려야 했습니다. 로켓이나 인공위성을 이용하여 여러 종류의 X선이 관측되었고, 변동이 심한 고에너지 현상이나 빛으로는 관측할 수 없는 부분의 구조를 볼 수 있게 되었습니다. 여러 시도 끝에 블랙홀을 관측할 수 있었고, 블랙홀이 실존한다는 것을 밝혀냈습니다.

 

지금까지 블랙홀은 질량에 의해 3종류로 분류되고 있습니다. 태양 질량의 10배 정도 이하의 항성 질량 블랙홀, 1000 내지 1만배의 중간 질량 블랙홀, 100만 내지 수 10억배의 대질량 블랙홀이 존재한다고 합니다.

 

블랙홀에도 수명이 존재하게 되는데, 현재까지는 호킹 복사에 의해 입자를 계속해서 방출하다 질량이 줄어들면서 살아질 것으로 예측합니다. 블랙홀이 질량을 잃게 되면 점차 밝아지기 시작하여 최종적으로는 빛이 창백해지며 높은 에너지의 감마선과 소립자를 방출하면서 소멸하게 됩니다. 블랙홀 자체가 아주 높은 에너지를 함축하고 있어 폭발에 도달하기까지는 매우 오랜 시간이 걸립니다. 그렇기 때문에 일반적으로 관측되는 별보다 긴 시간 우주에 남아 있을 것으로 예상합니다.

 

하지만 블랙홀의 수명이 긴 것은 아니며 단지 블랙홀의 시간은 매우 지연된 상태입니다. 블랙홀 내부에서는 폭발적인 반응을 하고 있어도 외부에서 보았을 때 사실상 멈춰있는 것으로 보이며 중력으로 인한 지연 효과가 극심하게 나타나 모든 진행 과정이 아주 느리게 되는 것처럼 보인다고 합니다.

 

만약 블랙홀에 들어가게 된다면 자유낙하 물체는 무중력 상태가 되어 몸무게가 0kg이 됩니다. 하지만 블랙홀의 어딘가에 서 있는 것이라면 몸무게가 기하급수적으로 늘어나 몸이 버티지 못하고 터져버릴 것이라고 합니다. 블랙홀 내에서도 위치에 따라 무게가 달라지며 사람의 경우엔 원자만 해 질 것이라고 합니다. 미생물과 같이 크기와 질량이 아주 작은 생물이라면 살아있는 시간이 조금 더 길어질 것으로 예상하지만 결국 죽게 된다고 합니다.