보배드림

 

블랙홀은 물리학계에서 반드시 풀어야할 난제중에 하나인데,

100년이 걸려도 블랙홀의 미스테리를 절대 풀수 없을꺼라는 이야기들이 있어.

현재 한국을 넘어, 전세계 모든 물리학자와 천체물리학자를 모아두고 블랙홀의 비밀을 풀라고 하더래도,

10년, 30년, 100년, 1000년이 가도 블랙홀에 대해서 제대로 정의조차 내리지 못할꺼라는거지.

블랙홀은 어떻게 만들어지는걸까?

우리가 알고있는 천체 물리학이 완전히 뒤집힐텐데, 

왜냐면 물질이 빛의 속도보다 빨라져야 하기 때문이야.

우리가 물체를 보려면 빛이 물질에 닿아서 반사되어서 되돌아와 우리의 눈에 닿아야,

그 물체를 알수가 있지.

하지만 물질이 빛보다 빠르게 직선으로 움직이게 되면 어떻게 될까?

빛이 물질에 닿지 못하면서 물질을 빛이 계속 쫒는 상태가 되겠지.

그게 바로 블랙홀이야. 

블랙홀을 만들려면 충돌에 의해서 순간 가속도를 높여서, 빛의 속보보다 빠르게 물질이 직선으로 움직이게 하거나,

직선운동을 하는 물질을 가속운동을 하도록 만들어, 빛의속도보다 빨라지는 시점에서 블랙홀이 만들어지는거지.

그러면 이 블랙홀 이론은 증명이 되었을까? 증명하는것은 어려운일이 아니야.

ESO320-G303 초거대 블랙홀에서 자기풍이 관측되었어. 

그건 간단하지. 초거대 블랙홀을 만든 물질이 직선으로 빛의 속보보다 빠르게 움직이고있어.

그런데 이 물질이 자기장과 중력을 가졌다면 그 자기장과 중력에 의해서, 

주변의 빛이 영향을 받아 자기풍을 형성한거라는거야.

그런데 이렇게 블랙홀을 만든 물질이 직선으로 가다가 다른 블랙홀을 만든 물질이나

다른 물질과 충돌을 하게 되면 어떻게 될까?

전자기파의 일종인 중력파가 관측되고, 정면에서 오던 빛을 막던 물질이 사라지면서, 블랙홀도 사라지게되겠지.

블랙홀의 수명은 당연히 존재하고, 이미 블랙홀이 있다가 없어진 경우가 많아.

블랙홀을 만든 물질이 다른곳에서 충돌해서, 충돌한 잔해가 또 다른 은하계를 형성하는거야.

우주는 이렇게 확장되어가고있고, 블랙홀은 새로운 은하계의 잉태를 의미하는거지.

정리하자면 블랙홀은 물질이 직선으로 빛보다 빠르게 움직이면서 빛이 닿지 못해서 

생기는 특이점이고, 

블랙홀을 만든 물질은 앞에서 오는 빛은 막으면서 만들어지는데, 그 물질이 자기장과 중력을 가졌다면,

그 주변의 빛이 영향을 받아, 자기풍을 형성하는거야.

블랙홀은 크게 2가지로 나눌수있는데,

첫번째 형태로는 블랙홀중에 태양의 흑점이 있어,

태양 내부로 빛보다 빠르게 물질이 움직이면서 빛이 따라가지 못해 생기는 흑점인데,

자기장이 있다는것은 태양 안에 자기장을 만든 물질이 있다는거고,

그 자기장의 힘에 영향을 받아서, 그 주변의 물질이 내부로 빛보다 빠르게 움직이면서, 흑점이 만들어지고,

그 과정에서 물질간의 상호적 충돌이 생기게 되면 흑점 폭발이 발생하는데,

흑점을 만든 자기장이 강한 물질 자체가 폭발하는경우, 엄청난 에너지가 발생하게 되는거지.

흑점을 보면 내부로 빛의 속도보다 빠르게 물질이 이동하고 있어.

이것도 자기장을 이용해서, 앞에서 오는 빛을 막도록 할수있다면, 흑점을 만들수있는거야.

강한 자기장을 형성한 흑점을 만든 물질이 초신성처럼 폭발하게 되면 엄청난 에너지가 발생하겠지.

자기장의 크기로 물질이 얼마나 빠른 속도로 내부로 움직였는지 알수있어.

흑점 주변보다 온도가 낮아서 어둡다는 설명도 틀린거지.

흑점은 태양의 물질이 내부로 자기장의 영향을 받아 빛보다 빠르게 움직이면서 생기는데,

태양 내부에서 폭발이 일어나서, 궤도를 물질이 이탈하면 홍염이 생기는거지.

이때 이 물질이 자기장이나 중력의 영향을 받는거야.

블랙홀의 최종 파섹 문제도 마찬가지인데,

 

'최종 파섹' 문제는 두 블랙홀이 약 1파섹(약 3.26광년) 거리에서 더 이상 가까워지지 못하는 현상을 말하는데,

 

관측하지 못한거야. 1파섹 거리에서 블랙홀이 이미 만들어져있지만, 사라졌기 때문이지.

블랙홀을 만든 물질이 직선으로 빛보다 빠르게 움직이면서 블랙홀을 형성하고, 

그 물질이 충돌하게 되면서 앞에서 오는 빛을 막지 않게 되고, 빛이 되돌아오면 블랙홀이 사라지는거지.

유럽연구소에 있는 입자가속기로 입자를 가속시켜 입자끼리 충돌 시켜, 

입자중 어떤 물질이 직선으로 빛보다 빠르게 움직여서 

블랙홀이 0.000000001초동안 만들어졌다가.

그 물질이 충돌하게 되고 빛을 막던 물질이 사라지면서 블랙홀이 사라지기를 반복하지.

여기서 블랙홀이 만들어지면 지구를 끌어당길꺼라는것은 중력과 블랙홀을 제대로 이해했다면 

있을수가 없는일이라는것을 쉽게 알수있어.

이게 제 1형 우리가 아는 블랙홀이야.

두번째 형태로는 블루홀인데,

첫번째는 물질이 빛보다 빠르게 직선으로 움직이면서 빛이 따라가지 못해서 생기는 특이점이라면,

두번째는 빛이 매질에 의해서 에너지를 잃어버려 되돌아오지 못하는거야.

얕은 바다는 빛이 들어갔다가 바닥에 닿아 되돌오면서 바닥을 비추지만,

깊은 심해에 빛이 들어가다가 매질에 의해서 에너지를 잃어버려 되돌아 오지 못해 어두워지는거야.

블랙홀은 이렇게 2가지의 형태로 나눌수있지.

그러면 조금 심화적으로 다뤄서, 제1형 블랙홀 내부에 대해서 알아볼껀데,

블랙홀 내부의 A부분은 블랙홀이 만들어진 지점인데,

물질이 빛의 속도보다 빨라졌던 지점이야. 

이 블랙홀을 관측하려면 관측자의 위치가 블랙홀과 같은 위치에 있어야 한다는거야.

왜냐면 물질이 앞에서 오는 빛을 막으면서 직선으로 움직이고 있기 때문이지.

그래서 블랙홀의 옆면을 관측하기 위해서, 옆면으로 가게 되면, 블랙홀을 찾을수 없는거지.

왜일까? 앞에서 오는 빛만 막고 있을뿐, 옆으로 이동하는 빛을 물질이 막고있지 않기 때문이야.

블랙홀을 만든 물질 C가 직선으로 움직이면서 앞에 오는 빛을 흡수하고 막고있는데,

이 물질이 중력을 가지고 있거나, 자기장을 가지고 있다면, 

중력과 자기장의 영향을 받아, 빛이 제트 기류를 형성해서 블랙홀 주변의 빛이 나게 만드는거지.

그리고 심화로 가면 B와 C의 공간이 생기는데,

B는 블랙홀을 만든 물질이 직선으로 쫒는 공간인데, 무의 공간은 아니야. 왜냐면 빛이 옆에서 이동하고 있기 때문이지.

그런데 C는 블랙홀을 만든 물질이 빠르게 움직이면서,  그 안에 일시적으로 무의 공간인데,

옆에서 오는 빛이 그 공간에 들어오는데 걸리는 시간이 0.0001초라면, 0.00001초만큼 무의 공간이 만들어지는거지.

왜냐면 물질이 그 빛을 흡수했으닌깐,

만약에 블랙홀을 만든 물질이 행성이나 소행성이 아니라 태양과 같은 항성이라면 화이트홀이 관측되겠지.

좀 더 심화적으로 이야기하면, 물질의 역학적 궤도에 대해서 이야기하자면,

모든 물질은 직선으로 운동을 하거나 원의 형태로 공전 운동을 하고 있어.

HD20782B는 혜성인데, 이 혜성의 궤도를 보면 이해할수있지.

 

혜성의 궤도에 대해서 과학계에서는 설명할수 없었어,

어떻게 타원형인 궤도가 만들어질수있냐는거지.

그래서 나온것이 항성이나 다른 행성의 중력의 영향을 받거나, 암흑물질이라는 추상적 매개체로 설명하려고 했었던거지.

그래서 이렇게 혜성 궤도의 거대한 행성이나 블랙홀의 중력, 암흑물질의 영향을 받아서, 궤도가 일정하게 유지하고

타원형 궤도를 유지 한다는 설명이였어. 이게 보편적인 물리학의 학설이였지.

그런데 혜성 궤도의 정 중앙에 보라색 점을 찍는거야.

 

그리고 왼쪽으로 보라색 선을 긋고, 밑으로 노란색선을 긋는데,

시각적으로 노란색의 거리가 훨씬 길지만, 사실 이 두 거리가 같다는거지.

시각적 착시에 의해서 궤도가 타원형으로 보인다는거야.

 

이렇게 타원형 궤도의 중심에 선을 연장해서, 쭉 늘려둔 상태에서,

축을 기준으로 관측자의 방향으로 돌리는거야.

그러면 이 혜성은 완전한 원의 형태의 궤도로 움직이고 있었다는거야.

관측자의 위치에 따라서, 궤도가 시각적 착시를 불러 일으킨거지.

그러면 최근 초대형 M87 블랙홀에 대해서 알아볼까.

초대질량 M87 블랙홀을 만든 물질이 직선으로 움직이게 되면서, 블랙홀이 만들어졌어,

근데 그 물질 앞에서 오는 빛이, 블랙홀을 만든 물질의 자기장과 중력에 영향을 받아서,

제트기류를 형성해서, 우리에게 관측되는거야.

현대 물리학계에서는 작은 점 안에 엄청난 중력에 의해서 엄청난 질량이 압축되어야 블랙홀이 만들어진다고

가정하고 있지만, 물리적으로 불가능하지. 그냥 직선으로 빛보다 빠르게 움직였을뿐이야.

그러면 이런 블랙홀과 유사한게 무엇이 있을까?

바로 일식이야.

일식은 태양과 지구, 그리고 달이 같은 위치에 있으면서, 태양에서 오는 빛을 달이 가리면서 생기는 현상인데,

달이 가지고 있는 중력과 자기장에 의해서 태양에서 오는 빛이 영향을 받아서, 제트기류를 형성하면서,

지구로 온다는 사실을 알수있지. 블랙홀과 완전히 동일하다는거야.

블랙홀을 만든 물질이 직선으로 이동하면서, 앞에서 오는 빛을 가리고있는데,

달도 태양에서 오는 빛을 가리면서, 일시적으로 블랙홀을 형성한거지.

그러면 달이 블랙홀이 되면서 제 3의 유형의 블랙홀이 만들어진건데,

제 1형은 직선으로 빛보다 빠르게 움직이면서 생기는 블랙홀,

제 2형은 매질에 의해서 빛이 소멸되어 되돌아오지 못해 생기는 블랙홀,

제 3형은 공전 주기가 겹쳐지면서, 행성이나 물질이 빛을 일시적으로 가리면서 생기는 블랙홀,

달도 특정 시간의 영역에서 지구에서 관측되는 블랙홀이 되는거야

블랙홀은 새로운 은하계의 잉태를 의미하고,  우주의 확장을 의미하는거지.

태양에서만 매일 수없이 많은 블랙홀이 만들어졌다가 사라지고있어.

빛의 속도보다 빠른 물질도 있고, 빛의 속도보다 빠른 빛도 있지.

이것이 바로 인류가 찾던 블랙홀의 실체야.