블랙홀이 우주에서 가장 두려운 존재인 이유

강한 중력에 의해 시공간을 왜곡하는 블랙홀은 빛조차도 탈출할 수 없다고 알려진 우주 파괴의 상징이라고 할 수 있는 존재다. 이런 블랙홀이 우주에서 가장 두려운 존재인 3가지 이유는 뭘까.

2020년 노벨물리학상은 아인슈타인 일반 상대성 이론에 의해 블랙홀 형성을 증명했던 로저 펜로즈(Roger Penrose) 옥스퍼드대학 명예교수, 태양보다 400만 배 질량인 초거대 블랙홀 존재를 밝힌 라인하르트 겐첼(Reinhard Genzel) 캘리포니아대학 버클리캠퍼스 명예교수와 앤드리아 게즈(Andrea Ghez) 캘리포니아대학 LA캠퍼스 교수에게 돌아갔다. 이렇게 블랙홀 관련 연구는 주목도가 높은 것이라고 할 수 있다. 보통 빛조차 삼켜버린다고 알려진 블랙홀이 무서운 이유를 3가지로 정리해보면 이렇다.

첫째 블랙홀에 빨려 들어가면 뿔뿔이 흩어져 죽는다. 블랙홀은 빛조차도 탈출할 수 없는 모든 물체의 무덤이다. 만일 블랙홀에 빨려 들어갔다면 강렬한 중력에 의해 찢겨 뼈와 근육은커녕 몸 분자까지 스파게티화 현상이 발생할 것이라고 한다. 스파게티화는 저명한 물리학자 스티븐 호킹 박사의 저서 호킹, 우주를 말한다에서 소개해 인지도가 높아진 개념으로 2020년 10월 실제로 블랙홀이 별을 스파게티화해서 삼키는 순간이 관측되기도 했다.

두 번째는 고에너지 방사선을 낸다는 것. 지난 30년간 허블우주망원경 관측 결과 거의 모든 은하 중심에 블랙홀이 존재하는 것으로 나타나고 있다. 최근 연구는 은하에서 가장 밝은 존재인 퀘이사는 은하 중심에 위치한 블랙홀 엔진이 빛을 발하는 것으로 여겨지고 있다고 한다.

블랙홀은 중력에 의해 근처 별과 가스를 끌어 당길 때 대량 방사선을 낼 수 있어 퀘이사 밝기의 원인이 된다고 한다. 이 밝기는 도시의 집과 자동차, 거리에 있는 광원이 발산하는 빛을 은하에 존재하는 별에서 발산되는 빛이라고 가정하면 퀘이사에서 방출되는 빛은 도시 전체에서 낸 빛보다 수백, 수천 배 밝기에 달한다고 생각하면 된다. 이 빛의 원인이 되는 방사선은 너무 가까우면 중력에 이끌려 부서질 위험 외에도 고에너지 방사선을 맞고 죽을 가능성도 있다.

또 은하 중심부에 위치한 블랙홀은 은하 형성과 진화에 중요한 의미를 갖고 있는 것으로 여겨진다. 2019년에는 고에너지 가스를 분사해 별을 형성하는데 도움을 준 블랙홀 존재가 확인되기도 했다.

셋째는 빨려 들어가면 뿔뿔이 흩어져 죽지 않고 영원히 갇힐 가능성이다. 지금까지 발견된 가장 큰 질량을 가진 블랙홀은 거대한 은하 Holm 15A 중심에 위치하고 있으며 태양보다 400억 배 질량을 가졌고 바깥 가장자리는 빛의 절반 속도로 움직이는 것으로 추정된다. 이처럼 큰 질량을 가진 블랙홀은 일반 블랙홀보다 중력이 강한 반면 당기는 힘이 약하기 때문에 빨려 들어가면 살아 버릴 가능성도 있다. 살게 된다면 중력에 의해 탈출을 위한 음파와 전파에 도움을 받을 수 없는 상태에 빠질 수 있다.

스티븐 호킹 박사가 주창한 블랙홀은 입자를 방출해 최종적으로 소멸한다는 이론인 호킹 복사를 인용하면 가장 거대한 블랙홀이 소멸될 때까지 최소한 10의 100승에 달하는 시간이 걸릴 것이라고 한다. 우주에 존재하는 모든 별이 죽은 뒤에도 블랙홀은 계속 남아 있다는 얘기다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.