영화 속 장면처럼 블랙홀을 통한 시공간 이동이 가능할까

영화 '인터스텔라'처럼 블랙홀 내부로 들어갔을 때 과연 다른 차원이나 새로운 시공간으로 이동하는 것이 현실적으로 가능할까요? 결론부터 말씀드리면, 현재 물리학계에서는 이를 매우 희박한 영화적 상상으로 보고 있습니다.

물체가 블랙홀의 경계선인 '사건의 지평선(Event Horizon)'에 접근하는 순간, 위치에 따른 엄청난 중력 차이로 인해 몸이 국수 가락처럼 길게 늘어나는 '스파게티화(Spaghettiification)' 현상이 일어납니다. 형체가 원자 단위로 분해되기 때문에 원형을 유지한 채 다른 시공간으로 넘어가는 것은 불가능에 가깝습니다. 다만 회전하는 블랙홀의 특수한 구조나 이론상의 '웜홀'을 활용한 시공간 이동 가설이 수학적 모델로 연구되고 있을 뿐입니다.

그렇다면 대체 블랙홀이란 무엇일까? 쉽게 알아보는 우주의 대형 흡입기

블랙홀(Black Hole)이란 한마디로 중력이 너무나 강력해서 빛조차 빠져나올 수 없는 초고밀도 천체를 말합니다.

태양보다 훨씬 무거운 거대한 별이 수명을 다할 때 스스로의 중력을 견디지 못해 폭발하며 하나의 아주 작은 점으로 뭉쳐지게 되는데, 이 점을 '특이점'이라고 부릅니다. 이 특이점 주위로 극심한 중력장이 형성되면서 주변 공간을 집어삼키는 블랙홀이 탄생합니다.

빛은 우주에서 가장 빠른 존재이지만, 블랙홀 근처에 다가가면 강력한 중력에 붙잡혀 밖으로 빠져나오지 못합니다. 빛이 반사되어 돌아오지 않고 모두 흡수되기 때문에 우리 눈에는 아무것도 보이지 않는 검은 구멍처럼 관측됩니다.

독자들이 궁금해하는 화이트홀과 웜홀의 실체

블랙홀과 자주 함께 언급되는 화이트홀은 모든 것을 밖으로 뱉어내기만 하는 가상의 천체입니다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론 방정식을 풀어보면 수학적으로 존재할 수 있으며, 블랙홀로 들어간 물질이 화이트홀로 빠져나가는 통로를 '웜홀'이라고 부릅니다.

하지만 현재 과학계에서는 화이트홀과 웜홀의 실제 존재 가능성을 매우 낮게 봅니다. 우주의 엔트로피 법칙에 위배될 뿐만 아니라 관측된 물증이 전혀 없기 때문입니다. 따라서 이들은 어디까지나 SF 영화적 아이디어나 물리학의 이론적 가설 단계에 머물러 있습니다.

인류가 직접 확인한 블랙홀과 최신 연구 동향

오랫동안 이론으로만 존재하던 블랙홀은 최근 관측 기술의 발전으로 실제 모습이 확인되었습니다. 2019년 사건의 지평선 망원경(EHT) 연구진은 처녀자리 M87 은하 중심의 블랙홀 그림자를 역사상 최초로 촬영하는 데 성공했으며, 이어 우리 은하 중심의 '궁수자리 A*' 블랙홀까지 포착해 냈습니다.

현재 천문학계는 제임스 웹 우주망원경(JWST)과 중력파 감지기를 활용해 우주 초기에 거대 블랙홀이 어떻게 형성되었는지 탐구하고 있습니다. 또한 블랙홀이 강력한 에너지(제트)를 분출하며 은하의 진화를 조절하는 과정과 내부의 양자역학적 특성을 밝혀내기 위한 연구를 활발히 진행하고 있습니다.