블랙홀역사와 블랙홀로 사람이 들어가게 된다면

블랙홀의 역사

세상에서 빛조차도 빠져나오지 못하는 큰 물체를 생각한 것은 1784년 11월 영국의 천문학 개척자이자 성직자인 존미첼이 발표한 글에서 잠깐 제안이 되었다. 그의 단순한 계산에 따르면 블랙홀이라는 천체는 태양과 같은 밀도를 가질 수가 있으며 행성의 지름이 태양의 500배를 초과하고 표면 탈출 속도가 일반적인 빛의 속도를 초과할 때 형성된다고 한다. 그는 이러한 천체들을 어두운 별이라고 불렀다. 그리고 그는 초대질량이지만 복사하지 않는 천체들에 미치는 중력 효과를 통해 발견이 될 수 있다는 것을 지적했다. 그 당시학자 들은 거대 하지만 보이지 않는 어두운 별들이 평상시에는 숨어있을지도 모른다는 존미첼의 이야기에 흥분했지만 빛의 파동 같은 성질이 명백해지는 19세기초에는 그 흥분이 사라졌다. 만약 있다면 무엇인지도 모를 빛이 입자가 아닌 파동이 되는 것처럼 불분명하다. 현대에 와서는 초대질량별의 표면에서 직접광선이 발사되어 별의 중력에 의해 속도가 느려지고 정지된 후 다시 별 표면으로 자유낙하한다는 식의 미셸의 개념과 주장을 믿지 않게 되었다. 20세기 초가 되어서야 블랙홀에 대한 이야기와 생각들이 물리학자들과 천문학자들 사이에서 관심을 받기 시작한다. 1915년 알버트 아인슈타인은 중력이 거대한 물체에 의한 시공간이 뒤틀림의 결과라는 것을 설명했고 그것에 대한 일반 상대성 이론을 발표했다. 이 상대성 이론으로 인하여 블랙홀의 존재를 예측했다.

 

블랙홀의 존재를 최초로 제안하다

1930년대 인도의 천체물리학자 수브라만얀 찬드라세카르라는 사람이 블랙홀의 존재를 최초로 제안을 했다. 그는 행성이 현재 한계로 알려진 블랙홀로 붕괴하기 전에 얼마나 질량이 클 수 있는지에 대한 한계가 있음을 보여주었다. 그리고 1960년대 천문학자들이 퀘이사를 관측했는데 이것이 블랙홀의 존재에 대한 최초의 관측증거가 된다. 퀘이사는 행성의 중심에 있는 초대질량 블랙홀에 의해 구동되는 믿을 수 없을 정도로 엄청 밝은 물체를 말한다. 1971년 천문학자 존 휠러는 이러한 천체들을 설명하기 위해 블랙홀이라는 용어를 만들었다. 그 이후 과학자들이 블랙홀의 주변 물질과 블랙홀의 성질과 어떻게 상호작용하는지를 조사하면서 블랙홀은 천체물리학의 주요 연구분야가 되었다. 2015년 실험에 의한 중력파의 발견은 블랙홀의 존재에 대한 직접적인 증거를 제공했고 이로 인해 블랙홀에 대한 새로운 관찰의 길을 열었다. 블랙홀을 연 구하는 중에 가장 중요한 발전 중 하나는 1970년대 스티븐 호킹이 현재호킹 복사로 알려진 방사선을 방출한다는 것을 발견한 것이다. 이 호킹복사 방사선은 블랙홀이 완전히 검은 것이 아니라 방사선을 방출하고 시간이 지남에 따라 천천히 증발할 수 있다는 것을 암시했기 때문에 획기적인 발견이었다. 1990년대에 천문학자들은 중간질량 블랙홀의 증거를 발견하는데 이는 행성질량 블랙홀과 은하중심에서 발견되는 초대질량 블랙홀 사이의 연결고리가 사라진 것으로 생각된다. 

 

블랙홀에 사람이 들어가게 된다면

블랙홀에 대한 이야기를 하다 보니 사람이 블랙홀에 들어가게 되면 어떻게 될까라는 생각을 해보게 된다. 위에서 말한 것처럼 블랙홀은 빛조차 빠져나갈 수 없는 즉 아무것도 빠져나갈 수가 없는 강한 중력을 가진 극도로 밀도가 높은 물체이다. 사람이 블랙홀에 가까이 간다면 사람은 블랙홀의 중력에 의해 당겨질 것이다. 되돌아오지 않는 지점인 블랙홀의 사건의 지평선을 한번 넘게 되면 중력의 힘에 의해 벗어날 수가 없게 되는 것이다. 블랙홀 근처의 조석력은 사람이 블랙홀 중심에 있는 특이점에 가까워질수록 사람의 몸을 길고 얇게 늘이게 될 것이라고 본다. 무한의 밀도와 중력의 특이점에서 정확히 무슨 일이 일어나는지는 불분명하지만 우리가 알고 있는 이론으로는 특이점이 다른 우주로 가는 관문이거나 물리학의 법칙이 완전히 다른 위치일 수도 있다고 생각한다. 하지만 지금까지 그 누구도 블랙홀에 직접적으로 가까이 접근해서 이런 경험을 겪은 적은 없고, 조건과 거리가 너무 극단적이기에 아직은 그 누구도 이론상의 경험을 하게 될 가능성은 매우 희박하다. 그리고 블랙홀이 다른 우주로 가는 관문이 될 수 있다는 생각은 인간들의 이론에 대한 추측일 뿐이지만 이것이 우리가 현재 이해하고 있는 물리법칙에 기초하고 있다. 이 생각에 핵심 개념 중 하나는 우주의 두 먼 지역을 연결하는 시공간을 통과하는 가상의 터널을 뜻하는 웜홀의 개념이다. 일반상대성이론에 따르면 웜홀은 존재할 수도 있다고 하지만 웜홀을 안정적으로 사용하기 위해서는 음의 에너지 밀도를 가진 외래 물질이 필요하다. 그 외래 물질은 블랙홀의 사건의 지평선 근처에 있는 극단적인 중력을 말한다. 무한한 밀도와 중력의 점인 블랙홀의 중심에 있는 특이점은 웜홀의 다른 끝일수도 있다. 이것이 사실이라면 블랙홀을 통해 다른 우주로 가는 것이 가능하다. 그러나 사건의 지평선 근처의 조석력이 늘어나 블랙홀로 들어온 것을 왜곡하기 때문에 매우 위험하다. 블랙홀이 다른 우주로 가는 관문이라는 생각은 이론적이고 경험적 증거에 의해 뒷받침을 할 수 있는 것이 없기 때문에 꾸준히 궁금해하고 많은 의문을 가지게 된다.