이거 아세요?! 우주에서 가장 빠른 게 뭔지. 네, 빛이에요. 빛은 1초에 지구를 일곱 바퀴 반이나 도는 속도로 달려요. 그런데 그 빛이 — 한번 들어가면 — 절대 못 나오는 곳이 있어요.
블랙홀이요.
"그거 그냥 되게 강한 진공청소기 같은 거 아니에요?" 라고 생각하셨다면, 오늘 제가 그 생각을 완전히 바꿔드릴게요. 블랙홀이 빛을 삼키는 건 당기는 게 아니에요. 훨씬 더 이상한 일이 벌어지고 있거든요.
블랙홀, 사실은 공간을 구부리는 존재예요
블랙홀의 정체부터 파고들어야 해요. 블랙홀은 어마어마하게 무거운 질량이 아주 작은 한 점에 몰려 있는 천체예요. 태양보다 수십 배 무거운 별이 수명을 다하고 폭발한 뒤, 남은 중심부가 스스로의 무게를 못 이겨 찌그러지면서 생겨나요.
여기서 핵심이 나와요.
중력 — 쉽게 말하면 질량이 클수록 주변을 끌어당기는 힘이에요 — 이게 블랙홀에서는 상상을 초월하는 수준이에요. 그런데 아인슈타인이 발견한 게 뭔지 아세요? 중력은 물건을 당기는 힘이 아니라, 사실은 공간 자체를 휘는 힘이라는 거예요.
트램펄린을 생각해 보세요. 아무것도 없으면 팽팽하고 평평하죠. 거기다가 볼링공을 올려놓으면? 가운데가 쑥 꺼지잖아요. 그 위에 구슬을 굴리면 구슬은 직진하려는데 바닥이 굽어 있으니까 볼링공 쪽으로 휘어져 굴러 들어가요. 이게 바로 중력의 진짜 정체예요. 볼링공이 구슬을 잡아당기는 게 아니라, 볼링공이 공간을 구부려 놨기 때문에 구슬이 그 방향으로 가는 거예요.
블랙홀은 이 트램펄린을 아예 찢어버리는 수준으로 공간을 구부려요.
빛도 공간을 따라가요 — 그게 문제예요
빛은 항상 직진한다고 배웠죠? 그게 맞아요. 그런데 정확히는 공간을 따라 직진하는 거예요. 공간이 휘어 있으면 빛도 같이 휘어요.
실제로 태양 옆을 지나는 빛도 살짝 휘어요. 1919년에 과학자들이 일식 때 이걸 관측해서 아인슈타인의 이론이 맞다는 걸 증명했어요. 태양만 해도 이 정도인데, 블랙홀은요?
블랙홀에는 사건의 지평선이라는 경계가 있어요. 말이 어렵죠? 그냥 "돌아올 수 없는 선"이에요. 이 선 안으로 들어오면 빛조차 바깥으로 나가려면 빛보다 빠른 속도가 필요한데 — 우주에서 그보다 빠른 건 없으니까 — 영원히 못 나와요.
빛을 잡아당기는 게 아니에요. 공간이 너무 심하게 구부러져서, 빛이 아무리 직진하려 해도 그 직선이 이미 블랙홀 안쪽을 향하고 있는 거예요. 빛 입장에서는 열심히 앞으로 달리고 있는데, 그 앞이 계속 안쪽이 되는 거예요. 마치 앞으로 달리는데 뒤로 가는 무한 에스컬레이터 위에 있는 것처럼요.
이것도 찾았어요!
블랙홀 주변에 광자 구라는 게 있어요 — 빛이 블랙홀 주위를 탈출 못 하고 빙빙 도는 궤도예요. 블랙홀로 빨려 들어가는 것도, 탈출하는 것도 아닌 딱 그 경계에서 빛이 궤도를 그리며 영원히 도는 곳이에요.
그러니까 이론상으로는, 그 지점에 서 있을 수 있다면(물론 불가능하지만) — 자기 뒤통수를 볼 수 있어요. 자기가 내뿜은 빛이 블랙홀을 한 바퀴 돌아서 자기 눈으로 돌아오니까요.
우주에 이런 게 진짜 있다니, 저 볼따구가 쫙 빠질 것 같아요.
그리고 2019년에 인류가 최초로 블랙홀 사진을 찍었어요. M87 은하 중심의 블랙홀이었고, 지구에서 — 빛이 5,500만 년을 달려야 닿는 거리 — 떨어진 곳에 있어요. 그 사진에서 가운데 까만 원이 바로 사건의 지평선이에요. 빛이 나오지 못하니 카메라에도 아무것도 안 잡히는 거예요.
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