좋은상식
[블랙홀] 비유
JustineBaek
2014. 9. 30. 00:50
질량과 중력의 관계의 이해를 돕기 위해 천문학계에선 쇠구슬의 비유로 학생을 가르치는 경우가 많은데, 가령 어느 2차원의 세계의 경우 공간이 넓다란 천의 형태가 되며, 그 천 위에 놓여있는 물질이(예: 쇠구슬) 무거울수록(즉 질량이 클수록) 이 천은 심하게 움푹 패이게 된다. 그렇다면 그 천 위를 이동하는 물질은 그 움푹한 곳을 향해 빨려들어가듯이 움직이게 될 것이며 이렇게 공간왜곡으로 인해 빨려들어가는 것이 중력인 것이다.
이러한 움푹함은 쇠구슬의 질량이 크면 클수록 더 깊어지며, 그에 비례해 중력도 커진다. 만일 쇠구슬의 질량이 엄청나다면 마침내 그 천에는 구멍이 뚫리듯이 움푹 패임이 끝없이 지속되는 형태가 될 것이며, 그 결과 그 위를 지나가는 물체는 그 속으로 빨려들어가는 것이다. 이것이 블랙홀인 것.
위의 2차원의 예는 3차원에도 적용되고 우리가 살고 있는 세계인 4차원 시공간에도 적용된다. 4차원 시공간엔 시간축이 존재하므로 저렇게 무거운 쇠구슬의 있다면 저 움푹 패임은 공간 뿐 아니라 시간에도 영향을 준다. 따라서 블랙홀 주위엔 시간도 다르게 흐르게 되는 것이다.
저런 시간과 공간의 일그러짐은(즉 움푹 패임) 저 쇠구슬이 질량이 크고 부피가 작을 수록 심하게 된다. 이것은 무거운 대포알과 같은 무게의 쇠구슬을 천 위에 올려놓으면 후자 쪽이 더 깊게 패인다는 것을 보면 알 수 있다. 따라서 같은 질량이지만 초대거성일 때는 블랙홀이 되지 않다가 이 초대 거성이 초신성 폭발하면서 지구만한 크기로 압축되면 그 때 블랙홀이 되어버린다.
한가지 명심할 것은, 위의 비유는 어디까지나 비유이며 실제 상황이나 모형이 아니다. 예를 들어 위 비유에서는 쇠구슬(질량체)을 아래로 잡아당기는 힘, 즉 중력이 있기 때문에 천(시공간)이 움푹 꺼지는 것이지만, 실제로 시공간 연속체를 왜곡시키는 것은 질량체에 작용하는 중력이나 기타 외부의 힘이 아니다. 질량체가 갖고 있는 질량 그 자체가 시공간 연속체를 왜곡시키는 것이다.
[출처] 위키미러
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