블랙홀의 중심에서 일어나는 일

 

https://youtu.be/zCJ80MKEckc?si=XG7xyAwW83wonveE

 

 

※ 본 내용은 유튜브 채널 '책밖과학'에서 제공하며, 타 블로그 및 유튜브 채널에서의 사용을 절대 금지합니다.

 

블랙홀의 중심에 존재하고 있다는 특이점.

 

이곳은 물질들이 무한히 작은 점으로 압축되는 곳입니다.

 

또한 시공간에 대한 개념마저 완전히 무너져 내리는 곳이기도 하죠.

 

지금까지 우리는 블랙홀의 특이점을 이렇게 알고 있었습니다.

 

'무한히 작은 점', '시간공이 무너지는 곳'..사실 너무 막연한 설명들 뿐입니다.

 

블랙홀의 특이점은 정말로 무엇일까요? 또 어떻게 생겼을까요?

 

 

 

 

 

가능성 1. 플랑크 별

 

 

 

 

블랙홀은 거대한 별의 죽음에서 만들어집니다.

 

거대한 별이 죽게 되면 엄청난 중력에 의해 모든 것들이 붕괴하게 되는데요.

 

이 과정에서 별은 블랙홀이 되고, 그 중심에는 특이점이 생겨나게 됩니다.

 

과학자들은 특이점이 무한히 작은 점으로 압축되어 있는 곳이라고 설명하고 있죠.

 

하지만 어쩌면 블랙홀의 특이점은 우리의 생각과는 전혀 다를 수도 있습니다.

 

'플랑크 길이(Planck length).'

 

물질에는 더 이상 압축되거나 나눠질 수 없는 최대 한계가 존재하기 때문입니다.

 

그래서 물질이 아무리 붕괴되고 짓눌려도 마지막에는 매우 강한 저항을 받게 되죠.

 

그리고 이 강한 저항은 블랙홀 가장 깊숙한 곳에, 가능한 가장 작은 형태의 물질이나 공간을 만들게 됩니다.

 

 

 

 

 

이곳에서의 공간과 시간은 믿을 수 없을 정도로 작은 구조로 양자화됩니다.

 

정말 작고 미세하지만, 그렇다고 기존의 개념처럼 무한히 압축되고 작아지지는 않죠.

 

블랙홀의 중심에는 이렇게 양자화된 공간과 시간 혹은 물질이 존재하고 있을 뿐입니다.

 

하지만 블랙홀의 극단적인 중력은 언젠가 이 곳마저 파괴하게 될 텐데요.

 

그러나 블랙홀의 시간 팽창 효과 때문에 블랙홀의 바깥쪽에서는 전혀 알 수 없을 겁니다.

 

블랙홀의 폭발은 수십 억 년에서 최대 수조 년 후에나 드러나게 될 겁니다.

 

 

가능성 2. 그라바스타

 

 

 

 

블랙홀의 특이점을 대체하는 또 다른 개념. 그라바스타.

 

앞에서 설명했던 플랑크 개념보다 더욱 이론적인 개념입니다.

 

바로 블랙홀의 내부가 암흑 에너지로 가득차있다는 특이한 가설인데요.

 

암흑 에너지는 우주의 73%를 차지하고 있는, 우주를 팽창시키는 에너지 입니다.

 

어쩌면 블랙홀의 내부에도 이 암흑 에너지로 가득차 있을지도 모른다는 거죠.

 

그리고 이 암흑 에너지는 블랙홀로 빨려들어온 물질들이 사건의 지평선을 넘지 못하게 만듭니다.

 

결국 물질들은 내부에 가득차 있는 암흑 에너지의 경계면에 부딪혀 점점 쌓여가게 됩니다.

 

하지만 바깥쪽에서는 이러한 사실을 알 수 없습니다. 블랙홀은 여전히 물질을 빨아들이고 있을 뿐이죠.

 

그러나 최근의 블랙홀 관측에서, 그라바스타 가설은 점점 힘을 잃고 있어가고 있는데요.

 

실제 블랙홀의 충돌로 관측된 중력파는, 그라바스타 가설에서 예측된 것과 너무 달랐기 때문입니다.

 

물론 그라바스타 가설이 완전히 배제된 것은 아니지만, 블랙홀의 내부를 설명하기에 좀 부족해 보입니다.

 

 

가능성 3. 강력한 회전체

 

 

 

 

그동안 특이점은 무한히 작고 멈춰있다는 막연한 개념을 가지고 있었습니다.

 

그런데 만약 블랙홀의 특이점이 매우 빠르게 회전하고 있다면 어떨까요?

 

정말 블랙홀의 특이점이 회전하고 있다면, 특이점은 고리의 형태일 수 있습니다.

 

그리고 이 고리를 통과하게 되면 마치 웜홀 처럼 다른 우주로 나오게 될 수도 있죠.

 

실제로 아인슈타인은 일반 상대성 이론을 통해서 이러한 개념을 설명하기도 했었습니다.

 

다만 한 가지 문제는, 회전하는 특이점을 가진 블랙홀은 매우 불안정하다는 건데요.

 

고리 모양으로 회전하고 있는 특이점은 매우 강력한 원심력을 만들어 내고 있습니다.

 

그리고 특이점이 만들어내는 이 강력한 원심력은, 마치 반중력처럼 작용하게 되죠.

 

즉, 블랙홀의 내부는 당기는 힘이 아니라 밀어내는 힘이 더 크게 작용하고 있다는 겁니다.

 

 

 

 

 

이러한 반중력 현상은 블랙홀의 내부에 또 다른 사건의 지평선을 만들게 되는데요.

 

블랙홀로 빨려들어와서 사건의 지평선을 넘어선 물질들은 결국 이 두 번째 사건의 지평선을 만나게 됩니다.

 

그리고 이 물질들은 두 번째 사건의 지평선의 반중력에 의해서 다시 반대로 밀려나게 되죠.

 

만약 여러분들이 이곳까지 떨어지게 된다면, 무한한 에너지로 가득한 방사선 벽을 만나게 될 겁니다.

 

그리고 여러분들은 이곳에서 우주 전체의 역사를 마주하게 되겠죠.

 

또한 블랙홀의 내부의 지평선은 언젠가 블랙홀을 죽음의 길로 이끌고 가게 될 겁니다.

 

 

 

이번 시간에는 블랙홀의 특이점을 설명하는 세 가지의 가능성에 대해서 알아봤는데요.

 

사실 그 누구도 블랙홀의 내부를 들어가 본적이 없기 때문에, 진실은 알 수 없습니다.

 

특이점은 이 세 가지의 가설 중에 하나일 수도 있고, 전혀 다를 형태일 수도 있겠죠.

 

어쩌면 가장 무서운 것은, 우리는 영원히 진실을 알 수 없을지도 모른다는 겁니다.

 

 

 

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