[지식의 창] 상상 속에서 존재했던 ‘블랙홀’ 사상 첫 발견
[지식의 창] 상상 속에서 존재했던 ‘블랙홀’ 사상 첫 발견
  • 보도본부 | 홍탁 PD
  • 승인 2020.03.08 23:40
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[시선뉴스]

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태양계가 포함된 은하계 중심에는 엄청난 크기의 블랙홀이 있다고 합니다. 이는 태양과 비교해 수백만 배에 달하는 것으로 은하계 생성될 당시 핵심적 역할을 한 것으로 추정되고 있습니다. 별을 먹는 블랙홀은 탄생 과정 때문에 우주의 포식자라고도 알려져 있는데요. 빛도 집어삼킨다는, 상상 속에서 존재한 ‘블랙홀’에 대해 알아보겠습니다.

(출처 / Event Horizon Telescope Collaboration, IRAM, Christliches Medienmagazin pro, 픽사베이, 위키미디어)
(출처 / Event Horizon Telescope Collaboration, IRAM, Christliches Medienmagazin pro, 픽사베이, 위키미디어)

◀MC MENT▶
블랙홀은 어떤 모습일까요? 그동안 만화나 영화 등에서 블랙홀이 까만 구멍으로 표현돼있어, 그렇게 생각하는 경우가 많습니다. 하지만 블랙홀 안에는 중력이 매우 강해 주변의 모든 것을 빨아들이고, 심지어 빛도 빠져나가지 못한다고 합니다. 그래서 블랙홀에서 나는 빛은 은하계에 있는 수십억 개의 별들의 빛이 합쳐진 것보다 더 밝다고 하는데요. 이는 빨려들어간 가스가 과열되면서 나타난 것입니다.

(출처 / Event Horizon Telescope Collaboration, IRAM, Christliches Medienmagazin pro, 픽사베이, 위키미디어)
(출처 / Event Horizon Telescope Collaboration, IRAM, Christliches Medienmagazin pro, 픽사베이, 위키미디어)

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과학자들은 오래 전부터 우주의 별에 대한 연구를 해왔습니다. 20세기를 대표하는 물리학자로 알려진 아인슈타인은 일반 상대성 이론을 설명하며 빅뱅 이론, 우주 팽창, 블랙홀, 중력장에 대해 설명했죠. 아인슈타인은 뉴턴의 ‘질량을 가진 물체 사이의 중력 끌림’의 관점을 확장해 질량이 시공간의 곡률을 유발하며, 이를 통해 물체의 운동 규칙을 구한다고 주장했습니다.

이 이론에 아이슈타인은 방정식을 제시했고, 많은 과학자들은 이를 풀기 시작했습니다. 그러던 중 독일의 천문학자 카를 슈바르츠실트는 특이한 해답을 발견합니다. 바로 주변의 시공간을 휘게 만드는 엄청난 중력을 가진 별의 존재를 상상했는데, 그는 이를 블랙홀이라 이름 지었고 ‘우주에 존재할 가능성이 있는 기묘한 천체’라고 표현했습니다.

◀MC MENT▶
과학자들은 약 한 세기 동안 블랙홀의 존재를 명확하게 증명해내지 못했습니다. 블랙홀의 존재를 입증하려면 지구만한 크기의 망원경이 필요했기 때문이죠. 그래서 약 200여명의 과학자들은 새로운 아이디어를 제시했습니다. 여러 대의 전파망원경을 떨어트려 놓고, 동시에 관측할 수 있도록 연결했습니다. 그렇게 탄생한 것이 바로 전 세계 8개 지역에 거대한 관측기를 설치한 ‘이벤트 호라이즌 텔레스코프’ 프로젝트입니다.

(출처 / Event Horizon Telescope Collaboration, IRAM, Christliches Medienmagazin pro, 픽사베이, 위키미디어)
(출처 / Event Horizon Telescope Collaboration, IRAM, Christliches Medienmagazin pro, 픽사베이, 위키미디어)

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‘이벤트 호라이즌 텔레스코프’ 프로젝트에서 관측기가 설치된 곳은 하와이의 화산, 아리조나의 산속, 스페인의 시에라 네바다 산맥, 칠레의 사막, 남극 등이었습니다. 과학자들은 매우 정밀한 원자시계로 시간을 맞춘 뒤, 망원경으로 사진을 찍기 시작했습니다. 하지만 빛으로 5,500만년을 가야할 정도로 멀리 떨어진 은하계의 사진을 찍기란 쉬운 일이 아니었습니다.

그래서 지구의 자전을 이용해 망원경들의 위치를 바꿔가며 촘촘히 관측했습니다. 촬영분의 용량은 너무 커서 인터넷을 이용해 보낼 수 없었고 수백 개의 하드 드라이브에 담겨 미국과 독일에서 분석 작업을 거쳤습니다. 그 결과, 지난 2019년 이론 계산을 통해 얻은 상상 속 이미지에 불과했던 블랙홀이 사상 처음으로 관측됐습니다. 과학자들은 결국 블랙홀이 실제로 존재한다는 것을 증명했습니다.

(출처 / Event Horizon Telescope Collaboration, IRAM, Christliches Medienmagazin pro, 픽사베이, 위키미디어)
(출처 / Event Horizon Telescope Collaboration, IRAM, Christliches Medienmagazin pro, 픽사베이, 위키미디어)

◀MC MENT▶
촬영된 사진에서는 블랙홀과 바깥 세계가 만나는 경계면인 ‘사건의 지평선’도 분명히 확인할 수 있었습니다. 불가능해보였던 프로젝트를 20년간 밀어붙였던 팔크 교수는 “임무 완수”라는 말을 남겼는데요. 많은 과학자들이 실제 블랙홀이 상상했던 모습과 매우 흡사하다고 전했습니다. 그리고 이제 다른 전문가들은 관측된 블랙홀 사진을 시작으로 풀리지 않은 다른 과제들을 제시했습니다. 이제 사상 첫 블랙홀의 발견은 또 다른 연구의 역사적인 시작으로 이어질 것입니다.

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제작진 소개
구성 : 박진아 / CG : 최지민 /  연출 : 홍탁

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