'블랙홀'이라는 단어를 들으면 결혼식 뷔페에서 삼촌처럼 모든 것을 입으로 빨아들이는 회전하는 소용돌이에 대해 생각할 수 있습니다. 당신은 별이 스파게티 조각처럼 끌어 당겨져 존재하지 않을 때까지 공허 주위를 펄럭이는 것을 상상할 수 있습니다. 현실은 그렇게 단순하지도, 맛있지도 않습니다. 여기 입문서가 있습니다.
블랙홀이란 무엇입니까?
블랙홀은 수세기 동안 물리학자들을 혼란에 빠뜨렸지만 간단히 설명하자면 중력이 너무 강해서 빛도 끌어당기는 힘에서 벗어날 수 없는 시공간 영역입니다.
블랙홀에 대해 이해해야 할 첫 번째 사항 중 하나는 블랙홀이 빈 공간이 아니라 매우 작은 영역으로 압축된 물질이라는 것입니다. 예를 들어 블랙홀의 질량은 별 20개일 수 있지만 크기는 런던 중심가에 불과합니다. 그 밀도는 시간과 공간의 법칙에 이상한 일을 하는데, 그 중 하나는 사건의 지평선이라고 불리는 이론적 장벽의 출현입니다.
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알버트 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 사건의 지평선은 돌아올 수 없는 지점입니다. 물체가 사건의 지평선에 가까워질수록 입자가 택한 경로가 점점 더 블랙홀 쪽으로 구부러집니다. 사건의 지평선이 뚫리면 시공간의 변형이 너무 커서 입자가 바깥쪽으로 이동할 방법이 없습니다.
이것은 구멍이 "검은색"이 되는 지점이며, 빛이 중력 특이점을 향해 앞으로 당겨지는 것으로부터 벗어날 수 없을 때입니다. 시공간이 너무 왜곡되어 곡률이 무한해지는 지점입니다. 여기에서 우리가 이해하는 모든 물리 법칙은 창 밖으로 던져집니다. 특이점에서 무슨 일이 일어나는지 아무도 모릅니다.
블랙홀은 얼마나 큽니까?
블랙홀에는 4가지 종류가 있지만 그 중 2가지가 가상입니다. 스펙트럼의 맨 끝에는 대부분의 은하 중심에 있는 것으로 여겨지는 초대질량 블랙홀이 있습니다. 우리 은하에 있는 궁수자리 A*는 4400만 킬로미터에 달하는 사건의 지평선과 함께 400만 개의 태양 질량을 가진 것으로 생각됩니다.
스펙트럼의 맨 아래에는 마이크로 블랙홀이 있는데, 이는 실제로 이 크기를 측정하지는 않았지만 단일 원자만큼 작을 수 있습니다. 이 둘 사이에는 가상의 중간 질량 블랙홀과 항성 블랙홀이 있는데, 이는 태양 질량의 약 3배 이상인 별의 붕괴로 생성됩니다.
(별의 블랙홀에 대한 아티스트의 인상 시그너스 X-1. 신용 거래: NASA/CXC/M.바이스)
또 다른 흥미로운 가능한 범주는 1971년 스티븐 호킹이 처음 제안한 원시 블랙홀입니다. 이 가상의 블랙홀은 별이 존재하기 전에 우주가 탄생하는 동안 형성되었을 수 있으며 암흑 물질의 존재에 대한 결정적인 설명을 담고 있을 수 있습니다.
다음 읽기: 우리 우주에 대한 가장 상세한 시뮬레이션은 엄청난 10억 광년에 걸쳐 있습니다.
Ligo-Virgo 파트너십과 중력파. 시공간 구조의 잔물결을 감지할 수 있게 되면 별보다 앞선 블랙홀 합병에 대한 시간을 거슬러 추가 조사를 위한 길을 열 수 있습니다.
블랙홀에 빠지면 어떻게 될까요?
만약 당신이 블랙홀에 빨려 들어가는 것을 발견할 만큼 운이 없었다면(나의 위로), 몇 가지 이상한 일들은 당신에게 일어날 것이고 안전한 거리에서 당신을 지켜보고 있는 누군가에게 더 이상한 일들이 일어날 것입니다.
물체가 사건의 지평선을 넘어갈 때 일어나는 일은 쉽게 이해할 수 없습니다. 양자역학과 일반상대성이론이라는 서로 다른 두 물리학 모델이 서로 모순되는 지점 다른.
블랙홀 정보 역설이라고 하는 이 쿼드럼에 대한 훌륭한 글이 있습니다. 아만다 게프터 BBC. 요지는 이렇습니다. 당신이 사건의 지평선을 넘어가는 것을 지켜보는 누군가에게 당신은 공간, 시간의 느려짐 및 호킹스 복사의 열 – 또한 점차 검은색을 소멸시킬 것입니다. 구멍.
그래서 당신은 죽었습니다, 그렇죠? 정확히. 일반 상대성 이론에 따르면, 당신은 자유 낙하(아인슈타인이 자신의 "가장 행복한 생각”), 특이점을 향해 굴러갑니다.
하지만 어떻게 우주를 여행하면서 동시에 바삭바삭하게 구워질 수 있을까요? 이 곤경은 양자 물리학이 정보가 손실될 수 없다고 말하므로 신체가 지평선 밖에 있어야 하기 때문에 발생합니다. 그러나 사건의 지평선을 넘지 않으면 일반 상대성 이론을 위반하게 됩니다. 과학자들은 이러한 상충되는 자연 법칙을 조화시키기 위해 여러 가지 해결책을 제시했지만 역설은 물리학의 핵심에서 계속되는 물음표입니다.
블랙홀에 관한 한 탈출할 수 없는 것은 빛뿐 아니라 여러 세대의 사상가들의 두뇌이기도 합니다.
리드 이미지 크레딧: Wikimedia Commons
