노벨물리학상 안겨준 '블랙홀'이 뭔데? 이 정도면 아는 척 할 수 있다

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작성일 : 20-10-07 03:51

노벨물리학상 안겨준 '블랙홀'이 뭔데? 이 정도면 아는 척 할 수 있다

글쓴이 : 시애틀N

"시공간과 중력의 비밀을 풀 기회 주는 블랙홀"

2020년 노벨물리학상은 블랙홀의 존재를 이론적으로 증명한 로저 펜로즈(Roger Penrose·89) 영국 옥스퍼드대 교수와 관측으로 그 존재를 확인한 라힌하르트 겐젤(Reinhard Genzel·68) 독일 막스플랑크 외계물리학연구소장과 앤드리아 게즈(Andrea Ghez·55) 미국 로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA) 교수에게 돌아갔다.

스웨덴 왕립 과학원 노벨위원회는 6일(현지시간) 공식 트위터와 유튜브 채널 등을 통해 블랙홀 규명에 기여한 공로로 이들을 노벨 물리학상 공동 수상자로 선정했다고 발표했다.

많이 접해봤지만 막상 설명하기엔 쉽지 않은 블랙홀이란 무엇일까.

블랙홀은 중력이 매우 큰 천체로 우주에서 가장 빠른 빛마저도 탈출할 수 없다. 블랙홀은 주로 거대한 별이 붕괴하면서 압축되며 만들어진다. 이번 노벨상의 주인공이기도한 우리 은하 중심부의 블랙홀(궁수자리 A*·Sgr A*)과 같은 초대질량 블랙홀(Supermassive black hole)의 생성과정을 설명해 주는 정립된 이론이 아직 없다.

블랙홀의 경계인 사건의 지평선 안쪽은 빛조차 빠져나오지 못해 볼 수 없는 미지의 영역이지만 블랙홀 바깥에서 블랙홀의 중력의 영향을 받는 다양한 물체들은 관측할 수 있다. 우주의 검은 구멍은 볼 수 없지만, 그 구멍 주변과 구멍으로 빨려들어 가는 물체들을 이용해 블랙홀을 관측할 수 있다.

겐젤과 게즈 교수는 우리은하 중심의 별의 움직임을 관찰해 은하 중심에 아주 무겁지만, 무게에 비해 작은 무언가가 있다는 점을 증명해냈다. 바로 블랙홀이었다. 이들은 관련 연구를 이어오고 있으며, 블랙홀에 대한 실험적 기여로 이번 노벨 물리학상을 받았다.

블랙홀이 과학자들의 관심을 끄는 이유는 시공간의 비밀을 풀 열쇠기 때문이다. 알베르트 아인슈타인의 상대성이론은 중력을 시공간의 왜곡으로 풀어냈다. 문제는 이를 증명하기 어렵다는 것이다.

조동현 고려대 물리학과 교수는 "일반 상대성 이론은 천체현상이 아니면 확인하기 어려워서 그 검증이 어렵다"며 "중력파, 블랙홀은 그런 점에서 우리가 일반 상대론을 들여다볼 수 있는 몇 안되는 기회를 제공한다"고 설명했다.

펜로즈 교수는 일반 상대성 이론을 바탕으로 블랙홀이 만들어질 수 있다는 점을 수학적으로 증명하는 등 블랙홀 이론에 대한 공로를 인정받아 올해 노벨 물리학상을 받았다.

펜로즈 교수의 업적 중 하나는 '펜로즈 다이어그램'이다. 상대성 이론에 따라 변화하는 시공간의 특성을 간단한 도형으로 표현한 일종의 그림이다. 2017년 노벨 물리학상 수상자 킵 손 교수가 자문한 영화 '인터스텔라'에서도 블랙홀을 이용한 복잡한 우주여행 계획을 그린 칠판 장면에서 다양한 공식과 함께 그려진 두 개의 마름모로 펜로즈 다이어그램을 볼 수 있다.

기사제공=뉴스1(시애틀N 제휴사)

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