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|  | 증발하는 블랙홀 |  | |
| 블랙홀의 소멸 직전에는 대량의 입자, 반입자가 뛰쳐 나와 초신성 폭발과 같은 양상을 띠게 될 겁니다.
입자, 반입자쌍 중 음의 에너지를 가지는 것을 빨아들이면, 블랙홀은
질량을 상실하여, 지평면이 작아지고 남은 입자는 밖으로 뛰쳐 나갑니다.
블랙홀의 증발은 그 질량이 작을수록 심해요.
그 때문에 증발의 마지막 단계 에서는 많은 종류의 입자, 반입자가
대량 으로 밖을 향해 뛰쳐 나다. 질량이 모두 증발 되면 아무것도 남는 것이 없습니다.
다만 평탄한 시공이 존재할 뿐이죠. 이렇게 하여 이미 소멸된 미니
블랙홀도 있을 것입니다.
블랙홀이 증발 한다는 사실을 어디 선가 들은 기억이 있는 사람이 많을지도 모릅니다. 무엇이든지 빨아들이는 블랙홀이 어째서
증발 할까요 ? 또, 그 결과는 어떻게 되는 걸까요?
이러한 일에 관한 이야기 를 합시다. 1976 년, 호킹이 과학 잡지 <네이처> 에 짧은 논문을 발표 하였습니다.
블랙홀이 증발 하고 마침내 소멸 한다는 내용의 논문이었지요. 그것은 당시의 물리학자들에게는 대단한 놀라움 이었습니다.
지금에 와서는 그 이론이 물리학자만이 아니라 많은 천문학자 사이에서도 인정되고 있습니다.
증발의 마지막이 고에너지 전자기파인 감마선의 분출 로서 관측되는 것이 아니냐는 논의 도 있습니다.
보통 태양 의 무게 정도의 블랙홀 을 생각할 때에는 크기는 거시적(반지름 3㎞ 이상) 이고, 미시적 규모에서 필요한 양자론 (量子論) 등은 생각하지 않아도 좋습니다. 그러나 블랙홀 이 소립자 정도로 작다면 양자 효과는 무시할 수가 없습니다.
블랙홀 의 크기는 질량에 비례하고, 가벼운 블랙홀 일수록 양자 효과는 비중을 차지하죠. 실제로 블랙홀 의 질량이 1조㎏, 반지름이 10조분의 1㎝ 이하가되면 큰 영향이 나타나요. 호킹은 그와 같은 작은 블랙홀이 형성되었다고 가정하고, 양자론이 블랙홀에
미치는 영향을 생각했죠. 그 결과 블랙홀이 증발 한다는 놀라운 사실을 알게 되었습니다. 증발로 입자가 방출되면 블랙홀은 당연히 에너지를 잃게 되므로 그 분량 만큼 질량이 줄어듭니다. 질량이 줄면 그것에 반비례 하여 온도는 상승하므로 입자가 더욱 많이
나오게 됩니다. 따라서 블랙홀 은 가속도 적으로 그 질량 에너지 를 잃고 마지막 에는 소멸 하고 맙니다.
이 마지막 순간은 증발 이라는 식의 간단한 것이 아니고 폭발 에 가깝죠.
마지막 1000 톤의 블랙홀은 1 초라는 짧은 시간 동안에 소멸 하고, 그 모든 것이 에너지 로 변화 되는 것입니다.
그렇다면 블랙홀 의 온도는 어느 정도 일까요? 태양의 무게 정도의 블랙홀 에서는 100 만 분의 1K (절대온도) 로서 매우 낮습니다.
그와 같은 블랙홀 이 증발 하고 소멸 하려면 우주 나이 (150억 년) 의 10 의 54 승 배나 되는 어마어마한 시간이 걸리게 됩니다.
별 진화의 마지막에 생기는 블랙홀 이나 은하 중심핵에 존재하는 것으로 여겨지는 거대한 블랙홀 에서는 이 증발의 영향은 거의
무시할 수 있어요. 실제로 증발의 영향이 중요하게 되는 무게는 어느 정도일까요?
무게가 꼭 1조㎏ 인 블랙홀 은 지금 막 증발하고, 소멸하려 하고 있을 것입니다.
그 온도는 1조℃ 나 되고 고에너지 감마선 을 방출합니다. 그러나 현재 그 증거는 아직 발견되어 있지 않습니다.
그렇다면 이 블랙홀의 증발 이라는 불가사 의한 현상이 모두 해명된 것일까요 ?
블랙홀 의 무게가 0.01㎎ 이하가 된 마지막의 마지막이 지금도 밝혀져 있지 않습니다.
크기로 따져서 반지름 10 의 마이너스 33승㎝ 까지 작아진 블랙홀의 운명을 잘 알 수가 없는 것이죠.
알 필요가 있습니다. 금 세기 최대의 이론인 ´양자론´ 과 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 통일을 목표로 하는
양자 중력 이론은 현재까지 많은 과학자들이 그것을 완성 하려고 도전해 왔습니다.
최근 에는 ´초끈 이론´ 이 그 후보가 아닌가 하여 연구되고 있습니다.
그러나 현재 그것이 진짜로 성공할 것인지 아닌 지는 알 수가 없지요. 이러한 상황속 에서 최근 블랙 홀의 증발을 2 차원 시공간으로 생각 하려는 프린스턴 대학의 캐런 박사 팀의 연구가 있었죠.
2 차원 중력 이론으로 문제를 생각 한 까닭에 복잡한 4 차원으로는 알 수 없었던 블랙홀 증발의 마지막도 이해할 수 있는 것처럼
생각되었어요 그런데 조사해 보니 그 경우에도 현대 물리학으로는 전혀 설명할 수 없는 `알몸의 특이점´ 이 나와서 이 문제는
단순한 것이 아님을 알게 되었죠. 호킹도 이 이야기 에 흥미를 가지고 많은 연구자와 함께 그 해명에 도전하고 있습니다.
이 연구 는 궁극적 이론의 구축을 향하여 현재 가장 각광을 받고 있는 화제 입니다
by http://starnspace.new21.org/html/preindex.htm |
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