블랙홀은 왜 빛조차 빠져나올 수 없을까요?

Question

블랙홀의 중력은 시간과 공간을 왜곡시키잖아요. 왜 빛이 빠져나오지 못하는 이유와 일반 상대성이론을 심화한 내용이 궁금합니다.

Answer 1

블랙홀 안쪽은 중력이 너무 강해 빛조차 빠져나올 수 없습니다. 블랙홀의 경계인 "사건의 지평선"에서는 탈출에 필요한 속도가 빛의 속도를 넘어섭니다. 그러나 빛은 그 이상의 속도로 움직일 수 없으므로, 사건의 지평선을 넘어간 빛은 더 이상 밖으로 나올 수 없게 됩니다.

일반상대성이론에 따르면, 중력은 단순히 끌어당기는 힘이 아니라 시공간 자체를 휘게 만듭니다. 블랙홀처럼 질량이 극도로 큰 천체는 시공간을 깊게 휘게 만들어, 사건의 지평선 안쪽에서는 모든 경로가 블랙홀 중심으로 이어지게 됩니다. 따라서 빛이 빠져나가려 해도 결국 블랙홀 안으로 되돌아갈 수밖에 없습니다.

또한 블랙홀 근처에서는 시간도 크게 왜곡됩니다. 외부에서 볼 때, 사건의 지평선 근처에 접근한 빛은 점점 더 느려지다 멈춘 것처럼 보이지만, 실제로는 그 안으로 빨려 들어가고 있습니다. 이 모든 현상이 결합해 블랙홀이 빛조차 갇히게 되는 공간이 되는 것입니다.