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천체물리/우주론
Q.블랙홀에서 빛이 빠져나오는 것은 어떤 원리인가요?
2010-02-23
A.불확정 시간 내에 에너지가 방출 될 수 있는 확률이 있습니다. 일종의 터널링 효과지요. 즉 언덕을 넘어갈 수 있을 만큼 에너지가 없어도 양자역학적으로 언덕 밖에 입자가 존재할 확률이 있습니다. 이를 터널링 효과라 하는데 마찬가지로 블랙홀이 모든 것이 빠져나올 수 없을 정도로 장벽이 높다 하더러도 양자역학적으로 밖에 존재할 확률이 있게 되는 것이죠. 그러나 이런 블랙홀 자체에서 빛이 방출되는 현상은 주로 초기 우주에 만들어진 무지무지 작은 블랙홀에서나 생기는 현상이고 이런 작은 블랙홀은 현재 우주에는 거의 남지 않았을 것입니다. 왜냐하면 우주가 지금까지 지내오는 동안 에너지를 전부 방출해서 증발해버렸을 테니까요.
또 하나는 블랙홀 자체가 아니라 블랙홀 주변에서 빛이 나오는 경우입니다. 블랙홀에서 빛이 나오지 못한다는 것은 고전적인 일반상대론만은 생각했을 때 사상의 지평선 안에 있는 빛이 빠져 나오지 못한다는 말이고 사상의 지평선 밖에서는 일반상대론적으로도 당연히 에너지만 충분하면 얼마든지 빠져 나올 수 있습니다.
블랙홀 주변의 물질이 블랙홀 주변을 회전하면서 들어가게 되면 아주 강한 X-선 및 감마선이 블랙홀 주변에서 방출됩니다. 그 이유는 중력 포텐셜의 차이에 해당하는 만큼 에너지를 잃어버려야 그 물질이 블랙홀로 빨려 들어갈 수 있기 때문입니다. 그렇게 잃게 되는 에너지가 X-선이나 감마선으로 관측이 되고 있습니다. 물론 사상의 지평선 밖에서 방출되는 빛들입니다.
양자역학적으로는 사상의 지평선의 아주 아주 작은 근방에서 소위 말하는 양자요동에 의해 빛이 방출될 수 있지만 극히 작은 에너지입니다.
또 하나는 블랙홀 자체가 아니라 블랙홀 주변에서 빛이 나오는 경우입니다. 블랙홀에서 빛이 나오지 못한다는 것은 고전적인 일반상대론만은 생각했을 때 사상의 지평선 안에 있는 빛이 빠져 나오지 못한다는 말이고 사상의 지평선 밖에서는 일반상대론적으로도 당연히 에너지만 충분하면 얼마든지 빠져 나올 수 있습니다.
블랙홀 주변의 물질이 블랙홀 주변을 회전하면서 들어가게 되면 아주 강한 X-선 및 감마선이 블랙홀 주변에서 방출됩니다. 그 이유는 중력 포텐셜의 차이에 해당하는 만큼 에너지를 잃어버려야 그 물질이 블랙홀로 빨려 들어갈 수 있기 때문입니다. 그렇게 잃게 되는 에너지가 X-선이나 감마선으로 관측이 되고 있습니다. 물론 사상의 지평선 밖에서 방출되는 빛들입니다.
양자역학적으로는 사상의 지평선의 아주 아주 작은 근방에서 소위 말하는 양자요동에 의해 빛이 방출될 수 있지만 극히 작은 에너지입니다.