안녕하세요. 손성민 과학전문가입니다.
제가 본지가 꽤 오래돼었는데, 영화 '인터스텔라’에서는 이 과정이 장면 중 하나에 등장합니다. 영화에서 쿠퍼는 블랙홀로 뛰어들어서 여주를 구하는 장면이 펜로즈 과정을 거친 것입니다. 거기서 쿠퍼가 작용반작용의 법칙이라고 이야기하지만 실제로는 펜로즈 과정이라는 것을 거치고 블랙홀을 탈출한 것입니다.
"펜로즈 과정"은 로저 펜로즈가 1969년에 제안한 커 블랙홀에서 에너지를 추출하는 방법입니다. 이 과정은 블랙홀의 회전 에너지가 사건의 지평선 외부의 커 시공간의 작용권에 위치해야 합니다.
펜로즈 과정의 상세한 설명은 다음과 같습니다. 에르고 영역에 들어온 어떤 물체가 둘로 갈라질 때, 사건의 지평선으로 떨어진 조각이 에르고 영역의 회전력을 감소시킨만큼, 다른 한 조각이 그 회전력을 얻어 에너지를 갖고 블랙홀로부터 탈출하는 과정을 뜻합니다. 이 과정에서 물체가 두 조각으로 나뉘고, 한 조각은 블랙홀 안으로 들어가지만, 다른 한 조각은 원심력에 의해 블랙홀 밖으로 빠르게 튕겨 나오게 됩니다. 이렇게 운동량이 나뉠 때 빠져 나가는 조각이 원래 조각보다 더 큰 질량 에너지를 갖도록 만들 수 있으며, 떨어지는 조각은 음의 질량 에너지를 얻게 되어, 튕겨 나오는 물체는 들어갈 때보다 큰 에너지를 가지고 나오며, 이 에너지는 블랙홀 자체에서 생깁니다. 이 과정은 블랙홀의 각운동량을 약간 감소시키며, 이를 물질의 에너지로 바꾸고, 손실된 운동량은 에너지로 추출됩니다.
심화물리학이기에 이해하기 다소 어려움이 있습니다. 유튜버 리뷰엉이가 정리한 내용이 있으니 참고하시길 바랍니다!
https://youtu.be/CBYHwj6ELJM?si=qVzfmrMb1gMxB-lJ
도움이 되셨다면 아래 추천과 좋아요 부탁드립니다.