우주에서 본 블랙홀.mp4

블랙홀 중앙은 크기는 작고 질량이 매우 큰 별이 응축되어 있다고 생각하시면 됩니다.
그런데 관측이 불가능하여 편의상 검게 표현하는데 관측불가능한 이유는 아래와 같습니다.
우리는 4차원 시공간에 살고있는데
질량은 주변 시공간을 왜곡시킵니다.
휘어지게 만들죠.
이해를 위해 예를 드는게 보통
침대위에 볼링공을 올려놓고 그 옆으로 작은 구슬을 굴리는 겁니다.
작은 구슬은 침대위를 직진하다가 볼링공때문에 움푹 들어간 곳을 지나면 볼링공쪽으로 경로가 휘게됩니다.
볼링공이 매우 무겁다면 너무나 침대표면이 휘어진 나머지 구슬은 볼링공쪽으로 빨려간 후에 나올수 없게 됩니다.
볼링공=질량, 침대=시공간, 구슬=빛
실제로 질량이 큰 별 옆을 빛이 지나갈 때 빛이 굴절되는 현상이 발견됩니다.
질량이 매우 커지게 되면 시공간이 너무 휘어진 나머지 빛이 탈출을 못하게 됩니다.
우리는 빛을 보며 관측을 하게 되는데 빛이 빠져나오지 못하므로 블랙홀의 직접적인 관측이 불가능합니다.
중력에 의해 내 몸이 한 점으로 응축되지 않는다는 가정하에 블랙홀 안에 들어간다면 관측 가능하겠습니다만 다시는 밖으로 나갈 수 없으므로 정보전달은 불가능합니다.
우주에서 가장 빠른것은 빛의 속도이며 빛조차 탈출 불가능하기 때문입니다.
여담입니다만 모든 물체는 인간을 포함하며 4차원시공간에서 매순간 오로지 빛의속도로 일정하게 움직입니다.
이 속도는 불변입니다.
다만 대개 시간축으로 이동하고 공간축에서는 시간축과
비교도 안되게 느리게 이동할 뿐입니다.
침대에 누워있으면 공간축으로 가만있고 시간축으로 이동중인 것입니다.
빛의속도에 준하게 공간이동을 하면 시간이 천천히 흐르는 것과 일맥상통합니다.
시간축으로 이동중인 물체를 공간축으로 이동시키려면 에너지가 필요하며 공간축 이동속도가 빛의속도에 근접할수록 막대한 에너지가 필요합니다.
이는 E=mc^2같이 에너지E와 질량m과의 관계식에 빛의속도c가 들어가는데서도 엿볼수 있는데 생략합니다.
다시 본론으로 돌아와, 동영상에 밝은 띠같은 부분을 사건의 지평선이라 부릅니다.
사건의 지평선은 빛이 탈출할수 있는 한계점이고 따라서 그 부분까지는 관측이 가능합니다.

이것저것 얘기하면 한도끝도없고 제가 잘못알아서 위 내용이 틀렸을수도 있으니 그런갑다 정도로 이해해 주세요ㅎㅎ

카메라맨은 촬영 후 블랙홀이 처리하였습니다.

누군가에겐 블랙홀이 평생의 연구주제이기 때문에 블랙홀에 대해 자세히 설명하려면 매우매우 방대할 것 같습니다. 저는 그냥 물리학 좋아하는 문과일 뿐이라 전문가는 전혀 아니구요. 일반인의 시선에서 개인적으로 흥미로운 일부분을 소개 드리려고 합니다.
주제: 어떻게 블랙홀은 매우 작은 공간(혹은 점)에 엄청나게 많은 질량들을 우겨 넣을 수 있는가?
1. 우주에는 4가지 힘(강한핵력, 약한핵력, 전자기력, 중력)이 있는 것으로 밝혀짐.
2. 이 중 중력은 질량이 있는 물질에서 나오는 힘 > 물질 A의 질량이 다른 물질 B 혹은 다른 에너지(주로 빛)을 끌어당기는 힘.
3. 아인슈타인은 중력을 아래와 같이 정의함.
물질 A의 질량으로 인해 물질 A 주변의 시공간이 변형되고, 변형된 시공간의 영향으로 물질 B가 물질 A 근처로 끌려 들어가듯이 가까워지는 것처럼 보인다고 정리함. 즉, 중력은 질량이 만들어 낸 시공간의 왜곡 혹은 변형 이라는 것.
4. 그런데 중력은 동일한 조건 하에서 4가지 힘 중 절대적으로 약한 힘으로 밝혀짐. 그렇기에, 중력과 전자기력이 동일 조건에서 맞붙는다면 중력은 전자기력에 사실상 영향을 주지 못함.
5. 여기서 재미있는 사실은 우주와 우주를 이루는 물질이 지금처럼 형성된 이유는 바로 전자기력과 중력의 작용 때문이라는 것.(강한핵력과 약한핵력도 매우 중요한 요인이긴 하지만 이것까지 얘기하자면 너무 길어짐)
6. 전자기력은 원자를 구성하는 힘: 원자 내부에 +전하의 원자핵과 -전하의 전자가 강한 전자기력으로 뭉쳐져 있음
7. 중력은 주로 천체 등 큰 물질을 구성할 수 있게 하는 힘: 질량이 모여있는 중심점으로 주변의 물질들이 계속 모이게 되면서 천체가 만들어 짐
8. 별을 예로 들면, 별의 원자는 전자기력의 힘으로 만들어져 있고, 별을 구성하는 원자들의 집합은 중력으로 인해 모여있다고 보면 됨
9. 그런데, 태양과 같은 별이 현재 수준의 부피를 가지고 현재와 같은 공 모양을 유지하고 있는 것은 오로지 전자기력이 중력보다 훨씬 힘이 세기에 가능함.
10. 만약 태양을 이루고 있는 원자에 작용하는 전자기력보다 태양의 중심부에서 각각의 원자에 작용하는 중력이 힘이 더 크게 된다면.. 태양의 원자들이 중력으로 인해 붕괴될 수 밖에 없고 태양에는 원자가 남아 있을 수 없음.
11. 그러나 실제 태양의 원자 안에 작용하는 전자기력이 태양중심에서부터 끌어당기는 중력보다 훨씬 강력하기 때문에 태양 안에는 수소 및 헬륨등의 원자로 가득함.
12. 그러면 그 약한 중력의 힘이 전자기력의 힘을 넘어서는게 가능은 할까? 가능함. 왜냐하면 전자기력은 전자 1개와 양성자 1개 사이에 개별적으로 작용하는 힘인 반면, 중력은 질량이 커질수록 무제한으로 함께 커지는 힘이기 때문.
13. 비유로 말해, 전자기력은 전문직 변호사가 1명의 의뢰인을 위해 하루 일해서 1000만원의 월급을 받은 것이라면, 중력은 다단계 영업사원이 10만명의 투자자로부터 1명당 만원의 투자금을 하루에 받은 것과 비슷함. 즉 1명으로부터 받는 금액은 변호사가 절대적으로 많지만, 다단계 영업사원은 동시에 여러명으로 부터 돈을 받을 수 있기에, 결론적으로 훨씬 많은 돈을 벌 수 있음.
14. 만약 태양내 원자를 구성하는 전자기력을 붕괴할 정도로 태양중심의 중력의 힘이 세지면 태양은 바로 블랙홀이 될 수 있는 것은 아니고 중성자별이 됨. 중성자별 내에는 원자가 존재하지 않고 양성자와 전자가 결합한 형태인 중성자들만 존재함. 사실 원자 내부는 텅텅 비었다고 할 정도로 엄청나게 넓은 빈 공간으로 이루어져 있음. 이 공간의 바깥쪽에 전자가 있고 중심에 원자핵이 있음. 이 공간은 원래 전자기력의 힘에 의해 유지되고 보존되는데, 중력이 이러한 전자기력을 압도해버리면 이 빈 공간이 없어져버리는 것임. 이러한 원리로 생성된 중성자별은 일반 천체와 비교하여 비교할 수 없을만큼 압도적인 밀도를 가짐.
15. 중성자별 상태에서 중력의 힘이 더더 세지면 블랙홀이 될 수 있음. 물질 혹은 천체가 블랙홀이 되지 못하게 막는 파울리의 베타원리 라는 것이 있음. 쉽게 설명하여 질량을 가진 물질은 동시에 한 공간(한 점이라고 이해해도 됨)에 존재하지 못한다는 것인데, 이를 쉽게 설명하면.. 우리는 당연히 벽을 통과하지 못함. 이 이유는(다른 여러 요인도 있긴 하지만) 기본적으로 벽과 우리는 동시에 한 공간에 있을 수 없기 때문. 그런데 중력의 힘이 베타원리 마저 붕괴시킬 정도로 세지면 한 점으로 물질들이 모일 수 있음. 그러면 블랙홀이 됨.

제가 설명드린 내용은 초보자들에게 설명하기 쉽게 한정된 관점에서만 말씀드린 것입니다. 전공자는 지나쳐 주세요!