블랙홀이란 무엇일까?

우주 공간에서는 중력이 매우 커서 빛조차 빠져나올 수 없다. 따라서 어떠한 물체라도 그곳에 들어가면 순식간에 사라져 버린다. 이것이 바로 블랙홀이다.

 

블랙홀이란 무엇인가?

 

일반적으로 태양 질량의 30배 이상 되는 별이 진화 마지막 단계에서 수축하여 만들어진다. 이때 엄청난 중력으로 인해 시공간이 심하게 휘어지며 결국 빛까지 빨아들이는 거대한 구멍이 생긴다. 만약 지구만한 크기의 블랙홀이 있다면 지름은 약 1억 5000만 km 정도 될 것이며 무게는 무려 태양의 65억 배에 달할 것이다. 상상만으로도 소름이 끼친다.

하지만 다행히도 아직까지 인류에게 발견된 블랙홀은 없다고 한다. 다만 간접적으로나마 존재를 확인할 수 있는데 그것은 바로 X선 망원경을 통해 관측한 은하계 중심부의 모습이다. 이곳엔 어마어마한 양의 에너지가 모여 있어 마치 불타고 있는 것처럼 보인다고 한다.

 

하지만 과학자들은 아직까지 블랙홀의 정확한 실체를 밝혀내지 못했다. 다만 추측만이 난무할 뿐이다.

먼저 아인슈타인의 상대성 이론에 근거하여 설명하자면 이렇다.
일반상대성이론에 따르면 질량이 클수록 주변 시공간을 휘게 만든다.
이때 시공간이 휘어지면서 거대한 구멍이 생기는데 이게 바로 블랙홀이라는 것이다.

한편 스티븐 호킹 박사는 블랙홀이 에너지를 방출한다는 가설을 제시했다.
만약 정말로 블랙홀이 에너지를 방출한다면 별이 폭발하듯 엄청난 양의 에너지를 뿜어낼 것이다. 그리고 이렇게 만들어진 에너지는 또다시 블랙홀로 흡수될 것이다. 마치 거대한 태양이 수명을 다해 초신성 폭발을 일으키는 것과 같다.

 

과학자들은 오랫동안 블랙홀 존재를 입증하기 위해 노력했지만 번번이 실패했다.

그러다 마침내 2015년 9월 14일 지구로부터 13억 광년 떨어진 은하 M87 중심부에서 태양 질량의 65억 배에 달하는 초대형 블랙홀이 발견됐다. 이후 2016년 1월 4일에는 두 개의 블랙홀이 서로 합쳐지는 과정에서 방출된 강력한 X선 신호를 포착하는데 성공했다. 그리고 2017년 8월 11일 드디어 첫 번째 중력파 탐지에 성공했다. 비록 간접적인 증거이긴 하지만 무려 100년 가까이 이어져 온 논란에 종지부를 찍는 순간이었다.

 

이후에도 다양한 종류의 블랙홀이 발견되었는데 모두 공통점이 있었다. 그것은 바로 주변 물질을 집어삼키는 성질이었다. 마치 진공청소기처럼 주위의 모든 것을 빨아들이는 것이다. 심지어 별까지도 예외는 아니었다.

지금까지 알려진 최초의 블랙홀은 퀘이사라는 이름의 거대 발광체인데 현재 활동중인 초신성 폭발 잔해라고 한다.

 

 

블랙홀의 형성

 

과학자들은 오랫동안 블랙홀이 어떻게 형성되는지 궁금해 했다. 하지만 아직까지 정확한 메커니즘은 밝혀지지 않았다.

다만 유력한 가설로는 별이 폭발하면 내부 압력이 높아지면서 수축하게 되고 결국 밀도가 무한대에 가까워지면 붕괴되어 블랙홀이 된다는 설이 있다.

또 하나는 태양질량의 30배 이상 되는 무거운 별이 초신성 폭발을 일으키면 중성자별이 되는데 이후 계속 수축하다가 마지막 단계에서 블랙홀이 된다는 설이다.

어느 쪽이든 엄청난 에너지가 필요하다는 공통점이 있다.