블랙홀 2개로 웜홀을 만드는 아주 간단한 방법

 

웜홀을 만드는 것은 아주 간단합니다.

그냥 두 개의 블랙홀과 몇 개의 우주 끈만 있으면 되죠.

정말 별거 아닙니다.

 

 

우리 모두는 웜홀을 원합니다.

그 누구도 먼 우주의 다른 행성으로 가기 위해 수 만년을 허비하고 싶지는 않을 테니까요.

웜홀만 있다면 아주 빠르고 쾌적하게 신비한 우주를 마음껏 여행할 수 있습니다.

 

하지만 약간의 기술적인 어려움이 있는데요.

그것은 바로, 웜홀은 시공간을 극한으로 구부려서 만들어야 하기 때문에, 아주 불안정하고 위험하는 것입니다.

웜홀 안으로 광자 한개를 집어넣으면 웜홀이 빛의 속도보다 더 빠르게 붕괴될 정도로 불안정하죠.

 

그러나 올해 7월, 과학자들은 안정된 웜홀을 만들 수 있는 방법을 출판 전 논문 사이트 아카이브(arXiv)에 게재했습니다.

이에 따르면, 필요한 것은 두 개의 블랙홀과 무한히 긴 우주의 끈입니다. 아주 간단죠?

 

웜홀의 문제

 

원칙적으로 웜홀을 만드는 것은 정말 간단합니다.

아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면, 질량과 에너지는 시공간의 구조를 뒤틀 수 있습니다.

그러므로 물질과 에너지를 잘 이용하면 우주의 다른 두 부분을 이어줄 수 있는 터널을 만들 수 있죠.

 

하지만, 불행하게도 종이 위에서 조차 윔홀은 엄청나게 불안정합니다.

단일 광자에 의해서도 웜홀은 빛의 속도보다 더 빠르게 무너질 수 있죠.

그러나 적절한 양의 음의 질량을 이용하면 웜홀을 통과하려고 하는 물질의 불안정한 효과를 상쇄할 수 있습니다.

이건 정말 기가막힌 아이디어입니다. 그런데 문제는 음의 질량이 존재하지 않는다는 것이죠.

그래서 우리는 다른 새로운 계획이 필요합니다.

 

웜홀을 다시 처음부터 천천히 살펴봅시다. 먼저 입구와 출구가 필요할 겁니다.

그리고 이 두 구멍을 연결해야 하죠.

음..블랙홀(아무것도 빠져나갈 수 없는 영역)과 화이트홀(아무것도 들어갈 수 없는 우주의 이론적 영역)로 연결하면 괜찮을 것 같네요.

이 두 개의 이상한 녀석들이 합쳐지면 아주 새로운 것, 즉 웜홀을 만들어낼 수 있을 겁니다.

그런데 또 문제가 하나 생겼습니다. 사실 화이트홀도 존재하지 않습니다.

흠...점점 까다로워 지네요.

 

블랙홀의 충전

 

화이트홀이 없기 때문에, 이제 우리는 완전히 새로운 계획을 세워야 합니다.

다행스러운 것은, 몇몇의 수학 공식은 한가지 해답을 제시하고 있는데, 그것은 바로 충전된 블랙홀입니다.

(라이스너–노르드스트룀 블랙홀)

네, 블랙홀은 전하를 운반할 수 있습니다. (자연적으로 흔하지 않지만 일단 가능성을 생각해 봅시다.)

 

충전된 블랙홀의 내부는 상당히 이상하게 변화됩니다.

블랙홀의 특이점이 늘어나고 왜곡되어(노출 특이점) 다른 장소에 위치한 반대로 충전된 블랙홀과 연결될 수 있죠.

하지만 충전된 블랙홀을 이용하는 방법에는 두 가지의 문제가 있습니다.

 

첫 번째는, 여전히 불안정하다는 것이고, 또 실제로 사용할 때 붕괴될 위험성이 있다는 겁니다.

두 번째 문제는, 반대로 충전된 두 개의 블랙홀이 중력과 전기력에 의해 서로에게 이끌릴 수 있는데, 만약 이 두 블랙홀이 합쳐지게 되면 중성적으로 충전된 완전히 쓸모없는 블랙홀을 하나 얻게될 뿐이라는 거죠.

 

 

우주의 끈

 

이러한 문제를 모두 해결하려면 충전된 두 개의 블랙홀이 서로 안전할 수 있을 정도의 거리를 유지해야 합니다.

그리고 이렇게 만들려면 우주 끈이라는 것이 필요해 집니다.

 

우주 끈은 얼음이 얼때 형성되는 균열과 유사하며, 시공간의 구조에 존재합니다.

이러한 우주의 잔해들은 빅뱅 이후 몇 분의 1초만에 생겨났죠.

이것들은 양성자보다 넓지는 않지만, 에베레스트 산보다 1인치 정도 더 길 정도로 정말 특이한 물체입니다.

 

이 물체는 웜홀을 만들때 도움을 줄 수 있는 아주 유용한 특성을 가지고 있는데요.

그것은 바로 이들이 엄청난 탄성을 가지고 있다는 것입니다.

우주 끈을 서로 연결되어 있는 충전된 블랙홀의 양쪽 가장자리로 빼내어 적절한 거리까지 벌린 뒤 고정시키면, 끈의 장력에 의해 서로 끌려가지 않게 되죠.

이렇게 블랙홀의 끝을 잡아당기고 있는 우주의 끈은 마치 줄다리기를 하고 있는 두 팀처럼 움직이게 되어 두 블랙홀을 안정적으로 유지할 수 있습니다.

 

진동 보정

 

일단 우주 끈을 이용하는 방법으로 한가지 문제는 해결했습니다.(블랙홀의 합쳐짐)

하지만 웜홀 자체가 붕괴될 수 있는 문제가 아직 남아 있죠.

 

이제 다른 우주 끈을 이용해 두 블랙홀과 웜홀 주변의 공간을 꿰메기도 하고, 또 고리 모양으로 만들어 걸어봅니다.

우주의 끈이 이러한 방식으로 연결되면 강하게 흔들리게 됩니다.

또한 우주 끈의 고유 진동(웜홀을 꿰메어 나타내는 진동과 함께)은 이러한 에너지를 끌어당기게 되고, 질량은 끈으로부터 떨어져 나가 점점 작아지게 되죠.

이처럼 우주 끈의 진동은 그 주변의 공간을 강하게 휘저어, 주변의 에너지가 음으로 변하게 만듭니다.

이러한 에너지는 웜홀 내에서 음의 질량처럼 작용하여 웜홀을 안정화시킬 수 있죠.

 

하지만 시간이 지남에 따라 우주 끈은 웜홀이 완전히 붕괴되면서 함께 사라질겁니다.

하지만 어쩌면 웜홀은 메시지나 물체가 이동할 수 있을 만큼 충분히 오랫동안 안정될 수 있고, 또 붕괴되지 않을 수도 있습니다.

 

오늘 내용이 약간 복잡해 보이기도 하지만, 최근 논문에서 이론 물리학자 팀은 이러한 웜홀을 만들어내는 단계별 지침서를 만들었습니다.

(https://arxiv.org/abs/1908.03273)

Traversable Asymptotically Flat Wormholes with Short Transit Times

물론 이것이 웜홀을 만들 수 있는 완벽한 방법이 아닐 수도 있습니다.

하지만 지금까지 나온 방법중에서는 가장 완벽하다고 할 수 있죠..

 

어쨋든 우리는 먼저 우주의 끈과 충전된 블랙홀을 찾아야 할겁니다.

 

 

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