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빠져나올 순 없지만… 네이처誌 “블랙홀 내부에 다양한 길 있다” 연구결과 보도 블랙홀의 엄청난 질량이 모든걸 빨아들여 ‘자유낙하 길’에 들어서면 생존시간 길어져 국내 학계 “블랙홀 연구의 새로운 장 열어”
지난 5월 14일 과학 전문 주간지 네이처는 ‘블랙홀(black hole)’에 빠져도 생명을 연장할 수 있다는 연구결과를 보도했다. 블랙홀 내에는 빨아들이는 속도가 서로 다른 여러 갈래 길이 있어서 길만 잘 들어서면 생명을 연장할 수 있다는 것이다.
물론 이 연구결과 자체가 블랙홀에서 빠져나올 길을 제시한 것은 아니다. 하지만 블랙홀 내부가 획일적이지 않다는 특성을 밝혀냈다는 점에서 블랙홀 연구의 새로운 장을 열었다는 평가를 받고 있다.
◆블랙홀은 늪지, 탈출 애쓸수록 더 깊이 빠져
블랙홀은 엄청난 질량이 한 점에 모여 있는 곳이다. 우주 생성부터 존재했다는 이론과 태양보다 수십~수백 배 큰 질량이 모여 생겼다는 이론 등 두 학설이 존재하고 있다.
블랙홀의 엄청난 질량은 주변의 다른 물질을 가리지 않고 빨아들인다. 심지어 빛도 예외가 아니다. 빛은 파동(波動)이면서도 동시에 입자(粒子)의 성격을 띠고 있다. 블랙홀의 거대한 질량은 빛 입자를 끌어들인다. 이런 상황인 만큼 블랙홀 근처로 로켓이라도 타고 갔다간 헤어나올 길이 없다. 게다가 블랙홀은 늪지와 비슷하다. 늪지에서 벗어나려고 애를 쓰면 쓸수록 더 가라앉듯이 블랙홀도 탈출하려고 로켓 추진력을 높이면 높일수록 수명이 더 단축된다는 것이다.
이 때문에 천문학자들은 한 번 블랙홀에 빠지면 조용히 체념하고 차라리 로켓 엔진을 꺼버리라고 권하고 있을 정도이다.
◆블랙홀로 가는 길은 여러 갈래
호주의 연구진은 여기에 반론을 제기했다. 호주 시드니대학의 루이스(G. Lewis) 박사 연구팀은 수학적 계산을 통해 블랙홀 외곽(event horizon)에서 중심(singularity)까지 이르는 과정에 다양한 길이 있다는 사실을 밝혀내 호주 천문학회지에 발표했다.
두 물체 사이에 작용하는 인력은 거리에 따라 달라진다. 연구팀은 로켓이 블랙홀의 중심으로부터 어디에 있는지에 따라 인력이 달라지고, 결국 로켓이 빨려들어가는 가속도도 차이가 날 것이라고 생각했다. 계산 결과 물체의 가속도에 따라 블랙홀의 외곽에서 중심부에 이르는 길은 다양했다. 또 각각의 길은 중심으로 떨어지는 속도도 서로 달랐다. 여러 갈래 길 중 상대적으로 떨어지는 속도가 느린 길도 있다는 말이다.
가장 느린 길은 일정한 가속도 이상 되면 더 가속되지 않고 원래의 가속도를 유지하는 ‘자유낙하(free fall) 길’이라고 루이스 연구팀은 밝혔다. 따라서 블랙홀에 빠진 로켓이 민첩한 조종을 통해 이 길로 들어설 수 있다면 생존 시간은 다른 길에 비해 크게 늘어날 수 있다는 주장이다.
물론 루이스 연구팀도 블랙홀에 한 번 빠지면 탈출할 길이 없다는 점은 인정하고 있다. 다만 민첩한 조종으로 로켓의 엔진을 켜서 자유낙하 길을 찾아 들어서면 생존을 연장할 수 있다는 것이다. 연장되는 시간은 얼마인지는 확실치 않으나 블랙홀의 크기에 따라 달라질 것으로 추정된다.
쉽지는 않다. 엔진을 켜서 정확하게 자유낙하 길에 들어서지 않으면 앞서 설명한 대로 더 빨리 빨려들 위험이 있기 때문이다. 또 자유낙하 길을 찾아간 다음에는 곧바로 로켓 엔진을 꺼야 한다고 루이스 연구팀은 설명했다.
◆블랙홀 안에 진정 다른 길은 있는가
국내 천문 물리학자들은 루이스 연구팀의 연구 주제가 신선하다는 평가를 내놓고 있다. 이화여대 과학교육학과 김성원(52) 교수는 “자세한 사항은 논문을 직접 봐야겠지만 블랙홀에 들어가면 갈기갈기 찢어진다는 게 일반적인 상식”이라며 “이론 연구이긴 하지만 자유낙하가 가능한 길이 있다는 주장은 사람들의 관심을 끌 것”이라고 말했다.
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