블랙홀과 화이트홀 연관 정보

사람들이 살면서 영화나 일상생활 혹은 수업시간에 블랙홀에 대해서는 많이 들어보았을 것으로 알고 있습니다.

블랙홀이란 강력한 밀도와 중력으로 입자나 빛과 같은 모든 것을 빨아들여서 그 무엇도 빠져나올 수 없게 하는 시공간의 영역입니다.

일반 상대성이론으로 충분히 밀집된 질량이 시공간을 뒤틀어버려서 블랙홀을 형성할 수 있는데 우리는 애니메이션이나 영화를 통해서 블랙홀이란 어떠한 것인지 많이 보고 들었습니다.

일반적으로 블랙홀로부터의 탈출은 불가능하다고 생각되며 탈출이 불가능해지는 경계를 사건의 지평선(event horizon)이라고 합니다.

어떤 물체가 사건의 지평선을 넘어서 들어갈 경우 그 물체에 미치는 영향은 바깥에서 보는 사람에게는 점점 속도가 느려져서 그 경계에 영원히 닿지 않는 것처럼 보이겠지만 그 안의 물체는 그와 다르다고 알려져 있습니다.

블랙홀은 빛을 반사하지 않기 때문에 흑체처럼 행동하는데 휘어진 시공간의 양자장론에 따르면 탈출이 불가능한 경계인 사건의 지평선이 블랙홀의 질량에 반비례하는 온도를 가진 흑체 같은 스펙트럼의 열복사를 방출하며, 이를 호킹 복사라고 합니다.

항성 질량 블랙홀의 경우에는 이 온도가 무력 수십억 분의 1 켈빈 수준의 온도이기 때문에 그 열복사를 관측하는 것은 본질적으로 불가능하다고 알려져 있습니다.

블랙홀로 특징지어지는 일반 상대 이론은 최초에 1916년에 카를 슈바르츠실트가 발견했다고 알려져 있지만 아무것도 탈출할 수 없는 공간상의 영역이라는 블랙홀의 해석은 1958년에 데이비드 핀켈스타인의 논문에서 처음 등장한 것으로 알려져 있습니다.

블랙홀은 오랫동안 수학적 관심이 대상이 되었었는데, 1960년대에는 일반상대성이론에서 유도됨을 증명하는 이론적 연구들이 진행되었습니다.

이에 상대적인 화이트홀은 블랙홀의 이론적 반대현상으로 알려져 있는데 오로지 이론상으로만 존재하는 것으로 실제로 확인되지는 않았고 블랙홀을 연구하다가 이론상으로 블랙홀에 상응하는 화이트홀이 존재한다는 것을 확인한 것입니다.

천체물리학에서 화이트홀은 블랙홀의 시간적으로 반전되는 현상을 의미하는데 블랙홀에서 빠져나올 수 없는 사건 지평선을 지나면 그 어떤 것이라도 다 빨아들여지지만, 화이트홀은 사건의 지평선으로부터 물체를 뱉어내는 행동을 합니다.

가속의 징후는 시간의 반전 아래 변하지 않고 블랙홀과 화이트홀 모두 물체를 끌어당기는 것으로 알려져 있습니다.

다만 이 둘의 유일한 차이점은 지평 선상에서의 행동입니다.

화이트홀은 웜홀 때문에 블랙홀의 반대 개념으로 생겨난 이론상의 천체이며 블랙홀이 물질을 집어삼키면 웜홀을 통해 반대편으로 나와야 된다는 아인슈타인의 생각에 의해서 생겨난 것이 화이트홀입니다.

블랙홀의 사건의 지평선은 오로지 물체를 빨아들이기만 하지만 화이트홀의 사건의 지평선은 빛의 속도로 접근하는 그 어떤 물체로부터도 표면상으로 멀어져서 침입하는 그 어떠한 물체로부터도 표면상으로 멀어져서 침입하는 그 어떠한 물체도 가로지르지 못하게 되어 있습니다.

그 이후에는 그 침입하는 물체는 화이트홀이 죽을 때 분산되고 재방사된다고 알려져 있습니다.

하지만 화이트홀의 이론은 블랙홀 자체도 정보를 방출할 수 있다는 스티븐 호킹의 주장을 통해서 화이트홀 이론이 힘을 잃은 것으로 알려져 있습니다.

스티븐 호킹의 이론에서는 블랙홀이 작을수록 정보 방출이 더 잘 일어나며 화이트홀의 수명은 매우 짧다고 알려져 있습니다.