블랙홀의 성질과 구조

블랙홀

블랙홀의 성질과 구조

블랙홀은 별들이 입자나 전자기 방사선, 또는 빛을 포함한 어떤 것도 피할 수 없는 시공간 영역으로, 강한 밀도와 중력을 가지고 있는데, 이는 진화의 마지막 단계에서 폭발 후 수축에 의해 생성된 것으로 추측된다.

 

일반 상대성 이론은 잘 구속된 질량이 블랙홀을 벗어나 이벤트 지평선(이벤트)에 접근할 수 없는 경계를 제공할 수 있다고 명시하고 있다.

 

블랙홀은 빛을 반사하지 않아 검은물체로만 보인다. 또한 곡선 시공간의 양자장 이론에 따르면, 블랙홀의 지평선은 블랙홀의 질량에 반비례하는 온도를 가진 스펙트럼의 열 복사를 방출하여이 호킹 방사선을 만든다.

 

별 질량 블랙홀의 경우 이 온도가 켈빈 수준의 10억분의 1 수준이기 때문에 열 복사를 관찰하는 것은 본질적으로 불가능하다. 중력장이 너무 강하고 빛이 빠져나갈 수 없는 블랙홀의 개념은 18세기 존 미첼과 피에르 사이먼 드 라플라스 후작이 처음 구상했고, 블랙홀이 특징인 최초의 현대적 일반 상대성 해는 1916년 칼 슈바르츠실드에 의해 발견됐다.

 

1960년대에는 일반 상대성 이론에서 블랙홀이 유도된다는 것을 증명하기 위해 이론적 연구가 진행됐는데, 중성자의 발견은 중력으로 인한 밀도가 천체물리학적 실체로 존재할 가능성을 불러일으켰다.

 

별 질량 블랙홀은 무게가 매우 큰 별이 죽으면 붕괴되어 생성되는 것으로 생각되며, 블랙홀은 형성된 후에도 주변 질량을 흡수하여 성장할 수 있다. 수퍼매스 블랙홀이 형성될 수 있고, 다른 별들을 흡수하거나 블랙홀 사이에 융합할 수 있다는 것은 과학계에서 대체적인 견해다.

 

블랙홀 내부를 들여다볼 수는 없지만 블랙홀과 다른 물질의 상호작용으로 그 특성을 조사할 수 있다. 블랙홀에 떨어진 물질은 하강 디스크를 형성하고, 원반은 마찰열에 의해 뜨거워져 열방사선으로 빛난다. 우주에서 가장 밝은 천체인 퀘이사는 이 과정을 통해 만들어진다.

 

블랙홀 주위에 다른 별이 있다면 블랙홀의 질량과 위치는 그 궤도를 통해 확실히 알 수 있다. 2016년 2월 11일 LIGO 공동연구팀은 두 블랙홀이 서로 융합하면서 발생하는 중력파를 탐지해 역사상 첫 중력파를 성공적으로 관측했다고 발표했다. 이것은 최초의 중력파 관측이었고, 동시에 최초의 블랙홀 선성계 융합이 관찰되었다.

 

전파망원경의 파장을 줄이거나 망원경을 크게 만들어 촬영할 수 있는 1.3mm급 소형 전파를 이용, 실제로 지구 크기의 전파망원경을 이용해 전 세계에 흩어져 있는 8개의 전파망원경을 동시에 사용하는 것이 효과적이었다.

 

연구 결과 사진 속의 블랙홀은 고리 모양의 구조물 안에 있는 것으로 밝혀졌으며, 블랙홀 뒤에서 나오는 빛과 그 주변에서 발생하는 빛은 블랙홀의 중력에 의해 감싸여 있었다.이 공간은 내부 빛이 빠져 나가지 않고 형성되기 때문에 블랙홀의 그림자라고 불린다.

 

블랙홀은 형성된 후 안정된 상태에 도달할 때 질량, 전하 및 각운동량의 세 가지 독립적인 물리적 양만 가지고 있다. 이러한 물리량과 같은 양이나 변수를 가진 두 개의 블랙홀은 고전 역학 (즉, 비양자 역학)으로 구별 할 수 없다.

 

이러한 특성은 블랙홀 밖에서 볼 수 있다는 점에서 매우 특별한다. 다른 반대 물체와 마찬가지로 반대 블랙홀이 반발력을 생성한다. 질량의 경우 블랙홀을 포함하는 섹션의 질량은 가우스 법칙의 중력 우월한 유형인 ADM 질량을 통해 블랙홀에서 멀리 떨어져있는 것을 검사할 수 있다.

 

한 물체가 블랙홀쪽으로 떨어지면 물체의 모양과 물체에 분포된 전하 정보가 블랙홀 지평선을 따라 고르게 분포되고 정보는 블랙홀 외부의 관찰자는 볼 수 없다. 이러한 상황에서 수평선의 형태학은 마찰과 전기 저항을 가진 탄성 및 전도성 막과 매우 유사한 구조이다.

 

블랙홀에 대한 연구는 이어지고 있으며 여전히 여러분야에 많은 궁금점을 남기고 있다.