Q. 지구도 크기를 줄이면 블랙홀이 될 수 있나요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.블랙홀은 중성자 별이 되지 못한 항성이 진화의 최종단계에서 폭발 후 수축되어 생성된 것으로 추측되는, 강력한 밀도와 중력으로 전자기 복사, 빛을 포함한 그 무엇도 빠져나올 수 없는 시공간 영역이다. 일반 상대성이론은 충분히 밀집된 질량이 시공을 뒤틀어 블랙홀을 형성할 수 있음을 예측한다. 블랙홀로부터의 탈출이 불가능해지는 경계를 사건의 지평선이라고 한다. 어떤 물체가 사건의 지평선을 넘어갈 경우, 그 물체에게는 파멸적 영향이 가해지겠지만, 바깥 관찰자에게는 속도가 점점 느려져 그 경계에 영원히 닿지 않는 것처럼 보인다. 블랙홀은 빛을 반사하지 않기에 이상적 흑체처럼 행동한다. 또한 휘어진 시공간의 양자장론에 따르면 사건의 지평선은 블랙홀의 질량에 반비례하는 온도를 가진 흑체 같은 스펙트럼의 열복사를 방출하며, 이를 호킹 복사라고 한다. 항성질량급 블랙홀의 경우 이 온도가 수십억분의 1 켈빈 수준이기에 그 열복사를 관측하는 것은 본질적으로 불가능하다.
Q. 블랙홀이 되기 위해서 중력 속도가 빛의 속도보다 빨라야 되나요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.지금까지 블랙홀의 쉬운 이해를 위해 고전 역학의 탈출 속도 개념을 이용해 설명했지만, 현대 물리학에서 이해하고 있는 블랙홀의 실제 성질은 고전 역학의 개념과 맞지 않는 것들이 있다. 예를 들어, 고전 역학에서는 광속이 가장 빠른 속도가 아니다(사실 가장 빠른 속도란 개념 자체가 없다). 따라서 광속보다 빠르다면 블랙홀을 탈출할 수 있다. 사실, 탈출 속도는 가속도를 받지 않는 물체에 적용되는 것이므로 인위적으로 가속을 주면 그보다 느린 속도로 출발해도 블랙홀을 탈출할 수 있게 된다. 그러나, 20세기 초 도입된 현대의 역학체계인 상대성 이론에 따르면 빛보다 빠른 물체는 존재하지 않는다. 또한, 어떤 식으로 물체가 운동하더라도 블랙홀 내부에서는 바깥 방향으로 한발짝도 움직일 수 없다.