블랙홀 근처에 살면 어떻게 될까
블랙홀 근처에 살면 어떻게 될까
  • 함예솔
  • 승인 2019.12.01 16:15
  • 조회수 2679
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블랙홀.. 가보고싶은데.. 

블랙홀은 미스터리 하지만 무시무시한 우주 현상입니다. 일반 사람들은 블랙홀을 과학적 대상이라기 보다는 공상 과학 소설이나 영화 속 소재로 인지하는 경우가 많습니다. 블랙홀은 그저 주변의 모든 것들을 빨아들입니다. 할리우드 영화 속에서 등장하는 것보다 훨씬 더 무시무시한 천체입니다.

블랙홀은 질량에 따라 두 종류로 나눌 수 있다. 출처: NASA's Goddard Space Flight Center

블랙홀은 중력이 너무 강해 빛을 포함해 그 어떤 것도 빠져나가지 못합니다. 블랙홀은 두 종류로 구분되는데요. 이는 질량에 따라 달라집니다. 별이 일생을 마치고 죽었을 때 만들어지는 '항성질량 블랙홀(stellar black hole)'은 태양 질량의 5~30배에 해당합니다. 반면 '초거대질량 블랙홀(supermassive black hole)'은 태양의 질량보다 10만 배~500억 배 무겁습니다. 과학자들은 두 종류의 블랙홀에 관해 강력한 증거를 보유하고 있다고 하는데요. 이를 기반으로 어디서 이러한 블랙홀을 찾을 가능성이 가장 높은지, 블랙홀이 어떻게 형성됐는지 알아낼 수 있다고 합니다.

 

상상보다 더 무서운 천체, 블랙홀

 

우선 그 존재가 더 어마무시한 초거대질량 블랙홀에 대해 알아봅시다. 초거대질량 블랙홀은 대부분 은하 중심에 존재합니다. 대표적으로 태양의 질량보다 430만 배 무거운 우리은하 중심의 궁수자리 A* 블랙홀과 그것보다 천 배 정도 무거운 M87 중심의 블랙홀이 있습니다.

 

참고로 M87의 블랙홀은 지난 4월 과학자들을 통해 그 모습이 처음으로 공개됐는데요. M87 블랙홀 영상은 전 세계의 전파망원경을 하나로 묶어 지구 크기의 망원경 성능을 내도록 한 '사건의 지평선 망원경(Event Horizon Telescope:EHT)'을 통해 얻을 수 있었습니다.

블랙홀 사진이 전 세계 헤드라인을 장식했다. 천문학자들과 물리학자들은 매우 흥분했지만 일부 대중은 그렇지 못했다.<br>
블랙홀 사진이 전 세계 헤드라인을 장식했다. 출처: NASA

초거대질량 블랙홀은 왜 이렇게 거대한 걸까요? 과학자들은 이 블랙홀들이 은하의 중심부에 있는 그들의 위치와 관련 있을 거라고 추측하는데요. 그곳에는 많은 별들과 가스가 존재하기 때문에 블랙홀이 크고 빠르게 성장할 수 있습니다. 이웃님들은 영화 속에서 이 초거대질량 블랙홀을 묘사하는 걸 본 적이 있을 겁니다.

 

그런데, 실제로 이 블랙홀들은 어떨까요? 영화 속 모습과 비슷할까요? 만약 이 블랙홀 근처에 이웃님이 간다면 어떤 문제가 발생할까요? 블랙홀 근처에서 살고 싶지 않은 5가지 이유에 대해 정리해봅니다.

 

우주풍을 조심하세요

 

우주 기후(Space weathe)는 별의 활동으로 발생하는 환경 변화에 대해 설명합니다. 태양 폭발은 강력한 복사선과 하전된 입자로 이뤄진 구름을 만들어냅니다. 이는 우리 지구를 휩쓸고 지나가며 인공위성 손상 등 우리가 의존하고 있는 기술들에 대해 영향을 미칩니다. 심할 경우 대규모 정전을 일으킬 수 있습니다. 하지만 다행히도 지구의 자기장과 대기는 태양으로부터 오는 대부분의 폭풍으로부터 우리를 보호해줍니다. 그렇다면 블랙홀 주변에서 우주 기후는 어떨까요?

블랙홀에서는 태양보다 백만 배 아니 어쩌면 10억 배 더 강하게 행성에 영향. 출처: NASA's Goddard Space Flight Center

블랙홀은 주변 물질을 엄청나게 먹어 치웁니다. 그래서 아마도 블랙홀에서는 태양보다 백만 배 아니 어쩌면 10억 배 더 강할 것으로 추측됩니다. 물론 행성이 블랙홀에 얼마나 가까이 있는가에 따라 달라지겠지만 말입니다. 블랙홀은 스스로 빛을 내지 않으며 그 주변은 매우 밝고 뜨거울 수 있습니다.

 

강착원반(Accretion Disk)에서는 엄청난 양의 복사선과 입자를 방출하고 엄청난 자기장을 만들어내는데요. 문제는 이 잔해들은 거의 빛의 속도로 당신이 있는 행성과 충돌할 겁니다. 이 속도는 너무 빠르기 때문에 피하는 건 거의 불가능합니다.

  • 강착원반(Accretion Disk)


이 부분이 블랙홀의 위치를 알려주는 곳입니다. 여기에는 항성들과 가스 그리고 주변의 다른 물질들이 회전하면서 블랙홀로 빨려 들어가 엄청난 양의 전자기파를 방사합니다. 먼 지구에서도 탐지가 가능한 정도입니다. 블랙홀로 빨려 들어간 물체들은 사건의 지평선 근처에 가까워질수록 더욱 격렬하고 복잡한 환경을 맞이합니다. 일부는 이 지점을 넘어 블랙홀 자체에 끌려 들어가고, 일부는 제트로 뿜어져 나옵니다.

통신이 먹통이야..

 

지난해 8월 NASA에서는 태양을 더 연구하기 위한 목적으로 최초의 태양탐사선인 '파커 태양 탐사선(Parker Solar Probe)'을 발사했는데요. 만약 블랙홀 주변에 살고 있는 과학자가 있다면 아마도 우리가 태양을 탐사하듯 그들도 블랙홀을 연구하고 싶을 겁니다. 하지만 이는 태양을 연구하는 것과 차원이 다릅니다.

우주와 지구 간 송수신 이미지. 출처: NASA's Goddard Space Flight Center

우선 극한우주 기후에 견딜 수 있는 위성을 발사해야 합니다. 하지만 통신하는데 어려움이 따릅니다. 우주선과 행성의 지상관측소 간의 통신을 할 때 시간 지연이 예상되는데요. 지구에서도 이러한 통신 지연은 이미 과학자들이 겪는 일 중 하나입니다. 화성에 있는 탐사선으로부터 회신이 이뤄지기까지 최대 22분이나 걸린다고 합니다. 그런데 블랙홀 주변에서 그 영향은 더 심할 겁니다.   

 

블랙홀에 가까워지는 물체는 다른 시간을 경험하게 되는데요. 실제보다 더 느린 것처럼 보일 겁니다. 이는 블랙홀을 향해 발사된 위성과의 통신은 위성이 블랙홀에 더 가까워질수록 지연이 길어질 것이란걸 의미합니다. 위성에서 연락이 올 때 쯤이면 당신은 이미 죽었을지도 모릅니다.

 

밤하늘 하나는 예술?!

 

은하 중심에 위치하고 있는 초거대질량 블랙홀은 일반적으로 그 주변에 별이 많이 존재합니다. 그렇기 때문에 블랙홀 주변에 살고 있다면, 밤에 전기를 키지 않더라도 책을 읽을 수 있을 만큼 밤하늘에 많은 별이 존재할 겁니다.

밤하늘이 너무 예뻐. 출처: NASA's Goddard Space Flight Center

만약 당신이 살고있는 행성이 초거대질량 블랙홀의 궤도를 도는 행성이 아닌 경우라면 이는 상상만으로도 멋져보일 겁니다. 하지만 실제로는 초거대질량블랙홀 주변의 극도의 중력 때문에 모든 별에서 나오는 빛이 집중되고 증폭되며 빛이 더 강해질 겁니다. 심지어는 매우 강한 복사선이 될지도 모릅니다. 따라서 그 주변에 행성에 살고있는 사람이 있다면 집에서 나오지 않거나, 아니면 선크림을 듬뿍 준비해야 하겠죠?

 

이곳은, 거의 원자로?

 

블랙홀 주변은 정말 밝지만 방사성 가열(radioactive heating) 덕분에 따뜻할 겁니다. 블랙홀 주변에 별들은 중성미자(neutrinos)라고 불리는 유령 입자들을 방출하는데요. 중성미자는 전기적으로 중성이며 질량이 0에 가까운데요. 속도는 광속과 비슷합니다. 또, 다른입자와 상호작용을 거의 하지 않는다고 하는데요. 태양에서 지구로 오는 중성미자는 우리에게 해가 될 정도는 아닙니다. 하지만 블랙홀 근처에 있는 성단(cluster of stars)에서 나오는 중성미자의 양은 그 입자들이 부딪히는 어떤 것도 방사능으로 가열시키기 충분할 겁니다.

블랙홀 근처에 있는 성단(cluster of stars)에서 나오는 중성미자의 양은 그 입자들이 부딪히는 어떤 것도 방사능으로 가열시키기 충분. 출처: NASA's Goddard Space Flight Center

만약 이런 곳에 행성이 있다면 행성은 중성미자를 흡수할 겁니다. 그러면 행성의 핵은 가열되고 결국 행성은 견딜 수 없을 정도로 뜨거워질 겁니다. 이는 마치 원자로에서 사는 것과 마찬가지라고 합니다.

 

스파게티로 변해버릴지도?

늘어난다아.. 출처: NASA's Goddard Space Flight Center

만약 이웃님이 살고있는 행성이 블랙홀에 너무 가까이 다가간다면, 이웃님은 끔찍한 운명에 직면하게 될 겁니다. 블랙홀의 중력에서 나오는 힘은 물질을 팽창시켜 스파게티면처럼 변하게 만들 수 있는데요. 우리는 이를 '스파게티화(spaghettification)'라고 부릅니다.

블랙홀에 가까운 신체부터 빨려듭니다. 쭈욱~ 늘어나는 몸.<br>
블랙홀에 가까운 신체부터 빨려듭니다. 쭈욱~ 늘어나는 몸.

블랙홀 중심에 가까워질수록 급격히 증가하는 힘 때문에 몸이 늘어나기 시작하는데요. 신체 중에서도 블랙홀에 조금 더 가까운 부위가 멀리 있는 부위보다 더 큰 중력을 받게 되는데요. 당연히 그 부위가 다른 신체부위보다 길게 늘어나게 될 겁니다. 다리가 가깝다면 다리가 늘어나고 상반신이 가깝다면 머리나 어깨가 스파게티면처럼 늘어날 겁니다.

블랙홀의 중심으로 갈수록 몸이 점점 찢겨나간다고 합니다. 
블랙홀의 중심으로 갈수록 몸이 점점 찢겨나간다고 합니다. 

블랙홀의 중심으로 갈수록 이러한 힘은 점점 더 커집니다. 몸의 남은 부분까지 계속 찢겨나갈 겁니다. 이 과정은 중력이 가장 강하게 작용하는 '특이점(Singularity)'으로 가는 내내 이어집니다. 온몸이 조각날 때까지 말이죠. 모든 절차가 눈 깜짝할 사이에 일어나기 때문에 맨눈으로 보면 그냥 순식간에 자취를 감추는 것으로 보인다고 하네요. 결국 온 몸이 원자 단위로 분해돼 죽는거죠.

  • 특이점(Singularity)

 

블랙홀로 빨려 들어간 모든 물질과 에너지가 여기서 모이게 되는데, 중심에 거대한 양의 물질과 에너지가 무한대에 가까운 작은 공간에 응축돼 있어 블랙홀의 거대한 중력을 만들어냅니다. 세계적으로 유명한 이론물리학자이자 영화 <인터스텔라(Interstellar)>의 과학 자문 역할을 했던 킵손(Kip Thorne) 교수는 특이점을 "물리학이 성립되지 않는 곳"이라고 표현했습니다.

아마도 이웃님들은 우주선을 타고 신비로운 천체인 SF 소설이나 영화속에 나오는 것처럼 여행할 수 있길 바랄지도 모르겠습니다. 하지만 슬프게도 우리가 만약 블랙홀에 가까이 다가갈 수 있는 우주선을 가지고 있다고 해도 상상처럼 간단하지도, 즐겁지도 않을 것 같군요.  

 



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