빛조차 빠져나갈 수 없는 강력한 힘을 가진 '블랙홀'

모든 초신성 잔해들이 중성자성이나 펄서의 과정을 겪는 것은 아닙니다. 일부는 그 잔해들만으로도 이미 강력한 중력을 가지고 있어서 이후 또 다른 형태로 변화하게 되는데 그것이 바로 블랙홀. 이번엔 그 블랙홀에 대해 이야기해 보겠습니다.

1.블랙홀이란?

초신성 폭발 후 남은 잔해들은 이전의 초신성보다 그 부피는 작아지지만 여전히 강력한 중력을 가지고 있습니다. 일부 별의 구성성분이 날아간 후 남은 잔해들의 밀도와 중력은 역설적이게도 이전보다 더 강력해지는데 그 결과 주변부의 가스와 먼지들을 지속적으로 내부로 끌어들이는 역할을 계속해서 하게 됩니다.

여기서부터는 약간의 상상력을 더해 생각해 보겠습니다. 중력은 무엇인가를 끌어들이는 힘입니다. 그런데 만약 이 힘이 무한대로 커진다면 어떻게 될까요? 이 중력의 가장 가운데에 무한대의 중력을 가지는 하나의 점이 생기게 되고 중력의 영향을 받는 일정 범위 내의 모든 물질들은 계속해서 이 점을 향해 끌려들어 가게 됩니다. 중력이 무한대이니 끌려들어 가는 물질의 양도 무한대가 됩니다. 그리고 무한대의 중력은 빛과 같은 파동마저도 중앙부로 끌어들여 끝내 빛마저 흡수하는 경지에 오르게 됩니다. 블랙홀은 바로 이러한 상태를 의미합니다.

그리고 이 설정에서 추가적으로 두 개의 개념이 생겨납니다. 바로 중앙부의 무한대 중력을 가진 점, 그 점을 싱귤래러티라고 하며, 중력의 영향을 받아 중앙부로 끌려 들어가기 시작하는 범위의 경계선, 그 선이 바로 그 유명한 사건의 지평선입니다.

2.블랙홀의 관측

블랙홀은 그 중력이 너무 엄청나서 빛마저도 흡수되는 공간입니다. 빛이 흡수된다는 것은 블랙홀의 존재를 확인이 일반적인 방법으로는 이루어지지 않는다는 것을 의미하기도 합니다. 때문에 블랙홀 역시 중성자성과 같이 간접적인 방법으로 존재를 확인할 수밖에 없습니다. 예를 들어 블랙홀 주변에 있는 가스와 먼지들이 블랙홀의 중앙부로 빨려 들어가는 과정에서 발생하는 고온과 압력등을 측정할 수 있습니다. 또한 이 과정에서 방출되는 광선을 감지하여 블랙홀의 위치와 질량등을 가늠해 볼 수도 있습니다. 마지막으로 블랙홀 주변에 존재하는 물질들의 운동을 관측하는 것으로도 블랙홀을 간접적으로 확인할 수 있습니다. 예를 들어, 블랙홀과 함께 운동하는 별들의 궤도를 관측하여 별의 질량과 속도 등을 분석하고, 그 결과로 블랙홀의 위치와 질량 등을 추정할 수 있습니다

하지만 최근에는 해당방법 이외에도 극초음속 망원경으로 불리는 첨단 기술들을 활용하여 블랙홀을 감지하는 기술들도 개발 중에 있기 때문에 직접적인 관측 역시 가능할지도 모르겠습니다..

블랙홀은 중력이 극도로 강력한 천체이기 때문에 근처를 돌고 있는 별들이나 가스, 먼지 등의 물질들의 운동 경로에 변화를 일으키게 됩니다. 이러한 운동 경로의 변화를 관측하여 블랙홀의 존재를 추론할 수 있습니다. 또한 블랙홀이 가지는 중력을 이용해서 근처를 지나가는 빛의 궤도를 구성함으로써 블랙홀의 위치와 질량 등을 추정할 수 있습니다.