블랙홀을 파괴하는 방법

블랙홀은 거대한 항성이 자신의 중력을 견디지 못하고 붕괴하면서 형성되고 빛조차 탈출할 수 없을 정도로 초고밀도 대질량의 천체라고 합니다. 그런 블랙홀을 파괴하는 방법에 대해 과학계 YouTube 채널인 Kurzgesagt가 애니메이션으로 설명했습니다.

What Happens If You Destroy A Black Hole? - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=cFslUSyfZPc

블랙홀은 빛조차도 탈출을 할 수 없는 모든 것을 파괴하는 천체입니다.

달과 같은 질량의 블랙홀이 존재했다고 가정하고 그 주위에 전세계의 핵무기를 폭발시켜 보면 블랙홀은 그 주위에 있는 물질이나 에너지를 삼켜 버리기 때문에 핵무기의 폭발한 에너지가 블랙홀에 모두 흡입되어 버립니다. 흡입된 에너지는 질량으로 변하기 때문에 블랙홀은 더욱 거대해지고 파괴는 할 수 없습니다.

다음으로 반물질을 블랙홀에 부딪쳐 파괴해 봅니다.
반물질이란 어느 물질에 비해 질량과 스핀이 완전히 같지만 구성하는 소입자의 전하 등이 모두 반대의 성질을 가지는 물질로, 물질과 반물질이 충돌하면 서로 소멸해 버립니다.

달의 질량과 완전히 같은 질량을 가진 반물질을 블랙홀에 충돌시켜 봅시다.

그러나 블랙홀이 흡수하는 물질은 구성하는 전하 등을 묻지 않습니다. 결과적으로 반물질의 달을 블랙홀에 충돌시키는 것은 일반적인 달을 부딪히는 것과 다르게 블랙홀이 거대해집니다.

다음은 반물질로 구성된 '반 블랙홀'을 충돌시켜 보겠습니다. 블랙홀의 반대 전하를 가진 반 블랙홀을 충돌시키면 각각의 전하는 가산, 상쇄되어 버립니다.

그 결과로 전하가 없는 대신에 2배의 질량을 가지는 새로운 블랙홀이 형성되는 것으로 추정됩니다.

다음으로 사건의 지평면을 파괴하는 방법을 생각해 보겠습니다. 블랙홀의 내부에는 강한 중력을 가진 무한히 압축된 특이점이 존재합니다.

블랙홀 내의 특이점으로 끌려온 물질은 빛을 포함하여 절대로 탈출할 수 없습니다. 블랙홀이 검은 천체로 보이는 이유입니다. 사건의 지평면은 블랙홀에 끌려가는 빛이 탈출할 수 있는 한계 경계선입니다.

블랙홀이 회전하면 원심력으로 내부에서 물질을 밖으로 밀어내려고 하는 작용이 생기는데 블랙홀의 강한 중력 아래에서는 실제로 물질이 탈출하지는 않습니다.

그러나 너무 블랙홀의 회전이 너무 빠르면 물질을 밀어내는 힘이 강해지고 사건의 지평면이 붕괴된다고 생각됩니다.

사건의 지평면을 파괴된 블랙홀은 특이점만을 남기고 주위의 물질을 끌어들이는 힘이 약해진다고 합니다.

특이점만 남기고 이벤트의 지평면을 파괴하기 위해서는 질량이 작고 회전수가 많은 물체를 대량으로 블랙홀에 주어야 합니다. 그 결과로 블랙홀의 전하나 회전속도가 질량 증가에 수반하는 블랙홀의 성장속도보다 빨리 증가합니다.

블랙홀에 과도한 영양을 부여함으로써 블랙홀을 파괴할 수 있다고 생각되지만, 실현이 가능한지는 물리학자들 사이에서 의견이 갈립니다.

일정한 공급량을 초과한 블랙홀은 마이너스의 전하를 띄면서 반발력이 증가하고, 물질을 튕겨내 과잉공급을 거부하게 됩니다.

회전의 경우도 마찬가지로 일정한 상한에 도달한 블랙홀은 더 이상 물질을 삼킬 수 없게 된다는 것.

블랙홀에 과도하게 물질을 공급하기 위해서는 공급량이 상한에 도달하기 직전에 적절한 양의 물질을 적절한 방식으로 투여하는 것이 중요하다고 생각됩니다.

적절한 방법과 양을 공급함으로써 블랙홀을 파괴할 수 있습니다. 그러나 사건의 지평면을 파괴하면 지금까지 아무도 본 적이 없는 특이점이 나타납니다.

최악의 경우, 이 특이점이 우리의 물리학을 붕괴시킬 가능성도 우려됩니다. 사실 특이점은 블랙홀의 중심에 존재하는 것이 아니고 시간과 공간이 왜곡되어 있기 때문에 실제 특이점은 우리의 시간보다 미래에 있다고 합니다.

만약 특이점이 나타나면 우리의 물리학이 붕괴할 뿐만 아니라 시공의 구조가 붕괴되어 시간과 공간의 개념조차도 소멸될 가능성도 있습니다.

블랙홀은 "우주의 몬스터"로 불리며 두려움의 대상으로 취급되지만, 실제로는 특이점에 의한 시공간의 붕괴로부터 우리를 지켜주고 있을지도 모릅니다.

블랙홀을 안전하게 파괴하는 방법은 '호킹 방사'를 끝낸 블랙홀이 천천히 쇠퇴해 가는 것을 기다릴 뿐입니다. 쇠퇴한 블랙홀은 사건의 지평면도 특이점도 남기지 않고 소멸한다고 생각되고 있습니다. 블랙홀이 소멸되기까지 걸리는 시간은 그 질량에 따라 다르지만, 먼지 크기의 블랙홀이 소멸되기까지 걸리는 시간은 10^44년으로, 약 138억 년이라는 우주 나이의 10^34배의 기간을 기다리면 블랙홀을 파괴하는 것은 이론상 가능합니다.