영화 인터스텔라에서 거의 주인공 급이었던 블랙홀에 대해서 알아보려고 합니다.
블랙홀은 블랙홀 항성이 진화의 마지막 단계에서 폭발이 있은 후 수축되어 생성됩니다. 강력한 밀도와 중력으로 어떠한 입자나 전자기 복사, 심지어 빛을 포함한 그 무엇도 빠져나올 수 없는 무시무시한 시공간 영역입니다.
일반 상대성이론은 충분히 밀집된 질량이 시공을 뒤틀어 블랙홀을 형성할 수 있음을 알려줍니다.
블랙홀의 가장 특징적이고 심지어 드라마틱한 것이 바로 사건의 지평선이라고 불리어지는 것이 있는데 이는 물질과 빛이 블랙홀의 질량을 향해 안으로 들어갈 수만 있고 절대 밖으로 나올 수는 없는 시공간 상의 경계입니다. 심지어 빛조차, 사건의 지평선 내부에서 외부로 탈출할 수 없습니다. 사건의 지평선이라는 드라마틱한 이름은 그 경계에서 사건이 벌어지며 그 사건에 관한 내용은 외부의 관찰자에게 도달할 수 없기에 해당 사건이 벌어졌는지 여부조차 알 수 없다는 의미를 갖고 있습니다. 상당히 시적인 느낌이 드는 말이네요. 이를 달리 해석하면 어떠한 물체가 사건의 지평선을 넘어갈 경우, 해당 물체에는 파괴적이고 영원히 없어져 버릴 영향이 가해지겠지만, 사건의 지평선에 다다르기까지의 걸리는 시간은 무한대가 됩니다. 그래서 지평선에 닿는 것이 외부에서는 관찰될 수 없다는 것입니다.
이것은 외부의 고정된 관찰자가 보기에 이 물체의 모든 과정은 느려지는 것처럼 보이기 때문에, 물체에서 방출되는 빛도 점점 파장이 길어지고 어두워지는 것입니다. 마침내 블랙홀로 낙하하는 물체는 너무 어두워져서 보이지 않게 됩니다. 블랙홀은 빛을 반사하지 않기에 완벽한 검은 물체라고 볼 수 있습니다.
항성 질량 블랙홀은 매우 질량이 큰 항성들이 수명이 다했을 때 붕괴하여 만들어지는 것입니다. 블랙홀은 형성된 뒤에도 주위의 질량을 흡수하여 마치 살아있는 생명체와 같이 계속 성장할 수 있습니다. 다른 항성을 흡수하거나 블랙홀과 블랙홀이 합쳐져 융합하면서 초대질량 블랙홀이 형성될 수 있으며, 대부분 은하의 중심에는 초대질량 블랙홀이 존재한다고 알려져 있습니다.
그러는 반면, 파괴될 수 없다는 가정하에 블랙홀로 낙하하고 있는 관찰자는 이러한 효과를 전혀 알지 못합니다. 블랙홀로 낙하하고 있는 관찰자가 보기에 자신의 시간은 정상적으로 흐르는 것처럼 느껴지며, 시간이 끝이 있다고 가정하고, 지나갔다고 해도 지난 후에 사건의 지평선을 넘어도 아무런 특이한 현상을 느끼지 못한다고 합니다. 다시 말하면 사건의 지평선 가까이에서 관찰했을 때 사건의 지평선 위치를 밝혀내는 것은 불가능한 일이 다라 할 수 있습니다.
블랙홀은 일반적으로 관측이 불가능한 것으로 알려졌지만, 최근 촬영된 블랙홀의 모습은 빛나는 가스가 배경이 되었기 때문에 블랙홀의 모습을 볼 수가 있다고 합니다. 마치 밝은 고리의 형상으로 보이게 된는데 이는 중력 때문이라고 합니다. 영화 '인터스텔라 묘사한 블랙홀은 물리학 이론을 근거로 컴퓨터로 합성한 블랙홀의 모습이지 실제 형상과는 달랐다고 합니다.
최근에 공개된 블랙홀 모습은 아인슈타인이 100년전 상대성이론으로 예측한 것과 정확하게 맞아떨어졌다고 합니다.
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