블랙홀이 존재한다는 증거?!
블랙홀이 존재한다는 증거?!
  • 이승아
  • 승인 2017.06.08 21:36
  • 조회수 9747
  • 댓글 0
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블랙홀이 진짜 존재하나요?

 

블랙홀이 존재하지 않는다고 생각하는 사람들도 있습니다. 그도 그럴 것이 우리는 블랙홀이 어딘가에 존재한다는 것은 알지만 블랙홀을 실제로 본 사람은 아무도 없죠. 그 이유는 블랙홀이 말 그대로 암흑 그 자체일뿐만 아니라 자신이 빨아들이는 물체에서 나온 뜨거운 기체에 둘러 싸여 있기 때문입니다.

 

과학자들은 알버트 아인슈타인의 일반 상대성이론에 근거해서 “블랙홀이 크기에 비해 질량이 굉장히 크며 한 번 들어가면 나올 수 없는 ‘사건의 지평선’이라는 것이 있다”고 ‘생각’하는 것입니다. 

 

한국천문학회가 펴낸 책 <천문학 용어집>에 따르면 사건의 지평선(event horizon)은 그 내부에서 일어난 사건이 외부에 영향을 줄 수 없는 경계면을 뜻합니다. 블랙홀 외부에서 물질이나 빛이 자유롭게 안쪽으로 들어갈 수 있지만, 블랙홀 내부에서는 블랙홀 중력에 대한 탈출속도가 빛의 속도보다 크기 때문에 다시 밖으로 나갈 수 없습니다. 이 경계면이 사건의 지평선인 거죠.

 

제프리 베네트는 그의 책 <상대성이론이란 무엇인가>에서 사건의 지평선을 '블랙홀 내부와 바깥 우주의 경계'라고 요약했습니다. 바깥에서 봤을 때 시간이 멈춘 것처럼 보입니다. 하지만 이 경계가 눈에 보이는 것은 아닙니다. 일부 과학자들은 아인슈타인의 이론이 맞고 그 이론에 따라 생각했던 자신들이 옳다는 것을 증명하고 싶어합니다.

블랙홀에 별이 빨려들어간다면 이런 모습? 출처 : Mark Garlick/Harvard CFA
블랙홀에 별이 빨려들어간다면 이런 모습? 출처 : Mark Garlick/Harvard CFA

관측하지 못하는게 블랙홀이 존재한다는 증거?

 

텍사스대학의 천체물리학 대학원생 Wenbin Lu 씨는 “별들이 블랙홀로 빨려 들어가며 생기는 결과를 계산했다”며 “이 과정은 수십억 광년 떨어진 곳에서 일어나지만 천체학적 거리로는 충분히 볼 수 있을 만한 거리”라고 설명했습니다.

 

Lu 씨는 별들이 은하계의 중심으로 떨어지는 속도에 대한 자료와 사전 정의된 매개변수를 충족한 은하계의 수, 블랙홀에 별이 빨려들어갈 때 발생하는 빛이 어느 정도여야 하는지까지 이 세 개의 자료를 병합해 분석을 실시했습니다. 분석 결과 에너지 방출에 대한 별 다른 신호를 발견하지 못했다고 합니다. 이 연구는 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 더 강화해주는 결과였습니다.

 

한 별이 블랙홀로 빨려들어가면 먼저 띠 모양을 그리며 빨려들어갑니다. 그리고 블랙홀의 중력에 의해 찢겨져 나갑니다. 만약 블랙홀의 사건의 지평선이 딱딱한 표면이라면 과학자들이 이 과정에서 발생하는 에너지 방출의 신호를 확인할 수 있었겠지만, 사건의 지평선은 다시는 돌아갈 수 없는 곳이기 때문에 그러지 못하죠.

 

우리가 관측하지 못한다는 것이 오히려 블랙홀이 사건의 지평선을 가지고 있다는 증거가 될 수도 있겠네요.

 

연구의 한계

 

하지만 Lu씨의 연구에는 한계가 있는데요. 블랙홀의 크기를 한정 지은 상태로 연구를 진행했습니다. 연구진은 블랙홀을 사건의 지평선의 지름보다 조금 더 크다고 가정했습니다. 따라서 불확실한 구역이 작았고 중력 적색 이동에 의해 빛이 희미해져 지구에서 관측하기 힘들었습니다. 

 

만약 블랙홀들이 사건의 지평선과 같은 크기의 구체라면 빛이 블랙홀 밖으로 달아날 수 있어야 합니다. Lu 씨의 연구진이 그 증거를 관측할 수도 있어야 했죠.

 

연구진은 또한 블랙홀이 회전한다는 사실을 간과했습니다. 블랙홀의 회전은 몇몇 수치들을 바꿔 놓을 수도 있는데 말이죠. 그리고 연구진의 계산은 태양보다 수백만 배 큰 질량을 가진 거대질량 블랙홀에만 해당하는 계산방법이었습니다.



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