불가사의한 존재, 블랙홀

블랙홀을 발견한지 100년이 지났지만 여전히 블가사의한 존재로 남아있는 존재, 블랙홀. 지금까지도 수많은 블랙홀이 발견 되고 있지만 여전히 베일에 싸여있는 존재이다. 은하 중심부 마다 있는 블랙홀은 암흑의 핵심으로서 엄청나게 큰 대질량의 블랙홀 같은 경우에는 태양계 수십개가 들어갈 정도라고 하니 그 크기가 감히 상상조차 되지 않는다. 이 처럼 신비롭고 불가사의 한 존재인 블랙홀 안에는 별을 포함한 각종 천체와 미지의 생명과 같은 우주의 비밀이 있다. 

블랙홀이란?

일반적으로 별은 비슷한 물질들이 중력에 의해 서로 모여 만들어 진다. 그리고 그 별의 중심에서는 엄청난 양의 수소 폭탄이 폭팔을 하고, 그 안에서 안으로 끌어당기고 바깥으로 내보내는 수소폭탄이 서로 균형을 이루고 있다. 그런데 이제 수소가 다 타버려서 별이 소멸하게 되면 어떻게 될까? 그렇게 되면 이 중력을 막아줄 다른 힘이 없어지기 때문에 물질들은 안으로만 수축하여 할것이다. 중력이 힘이 작용하면서 그 크기는 엄청나게 작아지게 될 것이다. 예를 들어, 우리가 사는 지구와 같은 행성도 수축하는 힘에 의해 손톱 크기 만큼 작아 질수 있을것이다. 그런 자그마한 크기 안에 지구의 모든 물질이 수축하여 모여있다면, 그것을 잡고 있는 중력의 힘의 크기는 어머어마 할 것이다. 따라서 별이 극단적인 수축을 일으켜서 밀도가 급격히 증가하고 중력은 엄청나게 커지게 된 천체를 블랙홀 이라고 한다. 

별이 생명을 다하게 되면 초신성 폭팔로 이어지게 되고 이 과정에서 철보다 무거운 원소가 우주게 생겨나게 된다. 이 과정에서 별이 생기거나 혹은 더 무겁다면 별의 핵은 블랙홀을 만드는 것이다.  

실제로 우리가 눈으로 보는 블랙홀의 모습은 엄밀히 말해 블랙홀이 아니라 사건 지평선이다. 이 곳을 통과 하기 위해서는 빛보다 더 빨라야 하는데 통과는 거의 불가능 하다. 이 지평선 상에는 거대한 중력에 의해 빛조차 통과할 수 없기 때문에 칡흑 같이 어둡다. 그야말로 블랙홀이란 이름이 붙여 이게 된 이유인것 같다.

블랙홀에 들어가면 어떻게 될까?

블랙홀 안에서는 시간흐름이 다르다. 외부에서는 다가갈수록 속도가 느려지는 것처럼 보일 수 있다. 마치 엄청나게 빠른 회전속도로 도는 헬리콥터가 느리게 회전하는 것 처럼 보여지는 원리가 같다고 할 수 있다. 하지만 블랙홀 안으로 빨려 들어가게 되면 주위는 미래를 보는 것처럼 엄청난 속도로 시간이 흐르게 된다. 여기까지가 현재의 과학기술로 유추해 볼 수 있는 정도고 그 다음엔 어떤일이 벌어질지 아무도 모른다.

다만 확실하게 얘기할 수 있는 2가지는 우선, 블랙홀에 들어가게 되면 곧바로 즉사하게 된다는 것이다. 엄청난 중력에 의해 블랙홀안의 공간은 왜곡되어 있기 때문에 사건 지평선을 넘게 되면 한 방향으로만 갈 수 밖에없다. 마치 들어가는 문은 있어도 나가는 문이 없는 듯한 상황이 되는 것이다.  위에서 얘기했듯이 블랙홀은 모든 무게가 한점에 집중되어 있어서 불과 1미터 정도의 간격에도 수백만배 이상이 차이가 나는 중력을 경험하게 된다. 그렇게 되면 우리의 몸은 엿가락 처럼 늘어나고 세포까지 찢어지게 되며  아주 가느다른 플라즈마 형태가 되야 멈추게 될 것이다.  또 다른 한가지는, 들어가기 찰나의 순간에도 이미 즉사를 하게 된다는 사실이다. 바로 이 지평선을 넘는 순간에 불벼락이라는 벽에 부딪혀 온몸이 순식간에 갈려버리게 될 것이다. 

블랙홀의 소멸

태양 보다 질량이 작은 것부터 소행성에 이르기 까지 블랙홀의 크기는 매우 다양하다. 현재까지 발견된 가장 큰 블랙홀은 'S5 0014+81' 이다. 이는 태양보다 400억배에 큰 질량을 갖고 있으며 직격은 약 2,367억km 즉, 태양과 명왕성의 거리의 50배에 달하는 엄청난 크기이다. 질량이 큰 블랙홀일 수록 호킹복사로 인해 더 빨리 증발하게 된다. 빈 공간 처럼 보이지만 실제론 비어있는 것이 아니라 가상의 입자가 위치하게 된다. 하지만 이 가상입자는 서로 쌍을 지어 생성과 소별을 반복하게 되는데, 입자 중에 하나는 블랙홀로 빨려 들어가고 나머지 하나는 물질이 되어 남게 된다. 이런 과정을 반복하게 되면서 블랙홀은 힘을 잃게되는 것이다. 

증발이 뎌디가 진행 되다가 블랙홀의 크기가 작아지면서 이 과정은 점점 빨라진다. 그러다가 소행성 정도의 크기가 되면 약한 열을 내다가, 점점 열기가 강해져 태양정도 수준의 열을 발생하고, 결국 마지막에는 핵폭발의 수십억의 수준으로 폭발되면서 사라지게 된다.