블랙홀이란 무엇인가

인간의 무한한 상상력을 총 동원하여도 우주에 대해 알고 싶은 궁금증을 풀기에는 역부족이다. 미지의 영역 중에 가장 많이 언급되는 것이 바로 블랙홀이다. 모든 물질은 물론 빛조차도 빨아들이는 강력한 중력을 가진 천체를 가리켜 블랙홀이라고 한다. 미지의 물질 블랙홀에 대하여 알아보기로 한다.

 

블랙홀

블랙홀이란

 

1. 블랙홀의 정의

 

1) 우주 공간에는 중력이 매우 약하기 때문에 별이든 행성이든 빛이든 모두 자유롭다.  
2) 우리 주변에 존재하는 태양조차도 예외가 아니다.

3) 지구로부터 멀리 떨어진 은하계 중심부에는 엄청난 질량을 가진 천체가 존재한다.

4) 모든 물질은 물론 빛조차도 빨아들이는 강력한 중력을 가진 천체를 가리켜 블랙홀이라고 한다. 
5) 태양 질량의 30배 이상이거나 지름이 지구의 4배 이상인 별이 수명을 다해 폭발하면 중심부에 엄청난 밀도의 핵융합 반응이 일어나면서 수축된다. 

6) 이때 부피가 극단적으로 작아지면서 밀도는 무한대로 커지게 되는데 이것이 바로 블랙홀이다.

 

2. 블랙홀의 크기

 

1) 블랙홀은 질량과 크기에 따라 원시 블랙홀, 항성 블랙홀, 초대질량 블랙홀 세 가지 종류로 나눈다.

2) 원시 블랙홀이 가장 작으며, 하나의 원자만큼 작으나 그 속에는 매우 큰 질량이 있다고 보면 된다.

3) 항성 블랙홀은 중간 크기의 블랙홀로 가장 흔한 유형이다.

4) 태양의 질량보다 수십 배에서 수천 배 정도 무겁다.

5) 은하계 내에 수없이 많이 존재한다고 알려져 있다.

6) 가장 큰 블랙홀은 초대질량 블랙홀이다.

7) 이 블랙홀의 질량은 최소 태양 수십만 개에서 수십억 배에 이른다.

8) 큰 은하계는 중심에 초질량 블랙홀을 가지는 것으로 알려졌다.

9) 블랙홀의 크기는 은하계의 크기 및 질량과 관련이 있는 것으로 추측된다.

10) 태양계가 속한 은하계 중심에 있는 초거대 블랙홀은 궁수자리 A이다.

11) 태양 430만 개와 같은 질량을 가지고 있고 수성과 태양 사이 거리 길이와 비슷한 지름을 가지는 것으로 추정된다.

 

3. 블랙홀의 생성과정

 

1) 원시 블랙홀은 빅뱅 직후에 형성된 것으로 추정된다.

2) 우주가 폭발하면서 팽창하는 동안 존재하는 물질 일부의 밀도가 극에 달하며 형성됐다는 것이다.

3) 항성 블랙홀은 큰 별의 생애 마지막인 사멸 과정에서 중력으로 인해 붕괴하면서 탄생한다.

4) 붕괴로 인해 항성이 폭발을 일으켜 며칠간 밝기가 100만 배 이상이나 되는 초신성 현상이 나타난다.
5) 초대질량 블랙홀은 아직 그 기원에 대한 의견이 분분하며, 블랙홀이 위치한 은하와 동시에 형성됐다고 본다.

6) 태양 질량의 수십 배에서 수천 배의 블랙홀이 별 폭발로 형성돼 주변 물질을 빨아들이며 성장했을 것이라고 한다.

7) 우주 초기 물질이 모였으나 별이 형성되지 못하고 붕괴하면서 형성된 항성 블랙홀이 커진 결과라고도 한다.

8) 모든 물체는 주변 환경에 의해 영향을 받는다는 것이다. 
9) 사과가 땅에 떨어지는 것은 지구가 사과를 끌어당기기 때문이고 달이 지구 주위를 공전하는 것은 달이 지구를 끌어당기기 때문이다. 

10) 무거운 물질일수록 강한 중력을 가지고 있기 때문에 시공간을 왜곡시켜 빨려 들어가게 된다. 

11) 시공간이 휘어지는 정도는 물질의 질량에 비례하므로 엄청나게 무거운 천체가 있다면 상상하기도 힘들 만큼 강력한 중력장이 형성된다. 

12) 중력장이 강하게 되면 빛조차 빠져나오지 못할 정도로 완전히 흡수되어 버리기 때문에 검게 보이는 것이다.

 

4. 블랙홀의 존재 확인

 

1) 블랙홀은 모든 빛을 끌어당기는 강한 중력 때문에 시각적으로 볼 수 없다.

2) 블랙홀의 강한 중력이 주변의 별과 가스에 미치는 영향을 통해 간접적으로 볼 수 있다.

3) 별이 우주 속 특정 지점을 돌고 있는데 여기에 영향을 미치는 다른 별이 없다면 블랙홀 주변을 도는 것으로 추측한다.

4) 별의 움직임을 연구하면 블랙홀의 존재를 밝힐 수 있다.
5) 블랙홀의 중력에 의해 블랙홀 주변 항성의 대기 속 가스가 뽑혀나갈 수도 있다.

6) 블랙홀은 주변에 가스 물질로 이뤄진 디스크를 만들 수 있는데 이를 강착원반이라고 한다.

7) 강착원반이 블랙홀로 빨려 들어가며 높은 온도로 가열되는데 이때 가스는 모든 방향으로 X선을 방출한다.

8) 전파망원경은 주로 이 X선을 측정하며, X선이 주는 정보는 블랙홀의 특성을 파악하는 연구자료로 쓰인다.

9) 현재까지 알려진 은하계 내의 블랙홀 개수를 1억 개 정도로 추정하고 있다. 

10) 이렇게 많은 블랙홀이 존재한다면 우주의 미래는 머지않아 초신성 폭발 과정에서 만들어진 블랙홀이 주변의 가스층을 모두 흡수하여 하나의 거대 블랙홀로 합쳐질 것이라고 예측한다. 

11) 최종적으로는 빅뱅 이전의 상태로 돌아가거나 또는 빅뱅이 재현될 수도 있다고 한다. 

 

5. 블랙홀의 위험성

 

1) 블랙홀은 별들을 빨아들이며 여러 곳을 돌아다니지는 않는다.

2) 블랙홀은 우주의 다른 물체들처럼 중력의 법칙을 따를 뿐이다.

3) 지구에 영향을 미치려면 태양계에 매우 가까이 있어야 하는데 현재까지 가까이에 관측된 바는 없다.

4) 근처에 블랙홀이 있다고 해도 모두 끌려가는 것은 아니다.

5) 중력 법칙에 의해 태양을 돌듯 블랙홀 주변을 돌게 될 것이다.

6) 지구 근처에 접근했을 때, 현재로선 직접적인 영향을 끼칠 확률은 희박하다.

7) 만일 블랙홀과 충돌한다면 상상하기도 싫은 끔찍한 일이 벌어질지도 모른다. 

8) 대책 마련에 힘써야 하지 않을까 싶은데 딱히 좋은 생각이 떠오르지는 않는다.