시험&논문용 <블랙홀을 연구한 과학자 계보> 블랙홀 개요, 로저 펜로즈와 스티븐 호킹, 겐젤과 게즈 & EHT연구진

블랙홀을 연구한 과학자의 계보에서는 먼저 블랙홀의 개요를 살펴본다. 그리고  아인슈타인으로부터 이어지는 천체물리학자의 계보가 로저 팬로즈와 스티븐 호킹 그룹과 겐젤과 게즈 그룹 그리고 ETH연구진이 있음을

알아본다.

 

 

블랙홀을 연구한 과학자 계보에서 블랙홀 개요

세상에는 아직도 인류가 해결하지 못한 많은 미스터리들이 있습니다. 우주에서는 더욱 그렇습니다. 광대한 우주 어딘가에 존재하는 블랙홀은 얼마나 신비로운가.  블랙홀은 물질의 극도의 수축으로 인해 자체 빛조차 벗어날 수 없는 극도의 중력을 가진 천체입니다. 블랙홀은 표면적이 0인 지점에서 무한히 수축하는 천체를 말합니다. 그것은 어두운 구체처럼 보였기 때문에 블랙홀이라는 이름이 붙여졌습니다. 펜로즈의 특이점 정리에 따르면 블랙홀은 중력에 의해 완전히 붕괴되어 크기가 0이고 밀도와 시공간이 무한한 곡률을 초래하는 천체입니다. 특이점 정리의 반례가 발견되지 않았기 때문에 블랙홀은 여전히 0 크기의 물체로 잠정적으로 취급됩니다. 별의 죽음으로 만들어진 전형적인 별 질량 블랙홀은 기껏해야 태양 질량의 약 100배 정도일 것으로 예상되며, 그러한 블랙홀이 가장 빨리 탄생할 수 있는 시기는 최초의 별이 태어났을 때의 우주에서의 약 1억 년입니다. 그러면, 우주가 10억 년이 될 때까지 약 9억 년 동안 한계까지 성장하더라도, 그것은 우리가 관찰하는 태양 질량의 100억 배에 도달하지 못합니다. 따라서 "가스의 붕괴 자체가 항성상을 거치지 않고 처음부터 태양의 수천 배에서 수만 배의 질량을 가진 거대한 블랙홀을 형성할 수 있을까?"라는 질문은 천문학에서 가장 오래된 문제 중 하나로, 이를 설명하기 위해 매우 다양한 이론이 제기되어 왔습니다.  아인슈타인 이후 블랙홀 이론이 정립되어 노벨물리학상 수상자들을 비롯한 많은 과학자들이 연구하여 블랙홀의 비밀을 찾아보려 매진해왔습니다. 하지만 블랙홀은 여전히 신비한 물체입니다. 블랙홀도 수명이 있기때문에 입자의 질량은 감소하고 결국 사라질 것으로 예측됩니다. 블랙홀은 질량을 잃으면서 조금씩 불이 붙기 시작하고, 거의 마지막에는 증발이 심해지면서 창백하게 빛나면서 고에너지 감마선과 입자를 방출합니다. 마지막에는 증발했다가 사라지면서 감마선 폭발 수준으로 격렬하게 감마선을 방출합니다. 그러나 일반적으로 알려진 블랙홀이 이 폭발에 도달하는 데는 매우 오랜 시간이 걸릴 것으로 추정됩니다. 블랙홀의 수명은 그들의 질량에 비례합니다. 그리고 지금까지 발견된 모든 블랙홀은 태양의 질량 이상이기 때문에 증발하는 데 더 오랜 시간이 걸립니다. 강한 중력을 가진 블랙홀에 가까워지면 다른 공간에서의 시간은 빠르게 지나갑니다.

 

로저 펜로즈와 스티븐 호킹

블랙홀 이론을 정립한 세기의 천재 아인슈타인조차 블랙홀이 특정한 특별한 조건에서만 존재하고 실제 우주에 존재하는지 확신하지 못했습니다. 하지만, 노벨상 수상자이자 영국 옥스퍼드대 교수인 로저 펜로즈는 아인슈타인이 죽은 지 10년 후에 블랙홀이 실제로 형성될 수 있다는 것을 증명했습니다. 스티븐 호킹은 '블랙홀'에 관한 한 꼭 필요한 사람입니다. 스티븐 호킹은 그가 죽는 날까지 블랙홀을 연구했고 블랙홀의 비밀에 더 가까이 다가가려고 애썼습니다. 스티븐 호킹은 로저 펜로즈와 함께 블랙홀에 관한 책을 썼고 블랙홀의 존재를 확립하기 위해 함께 일했습니다. 당시  대학생이었던 호킹 박사는 펜로즈 교수의 블랙홀 특이점에 관심이 있었습니다. 그는 우주의 팽창 과정이 역전되면 중력 수축과 유사한 상황이 발생할 것이며, 펜로즈의 증명이 이에 적용될 수 있다고 예측했습니다. 후에, 호킹은 펜로즈와 함께 특이점 정리를 연구하고 출판했습니다. 2018년에 사망한 스티븐 호킹이 아직 살아 있었다면, 펜로즈와 함께 노벨 물리학상의 또 다른 영웅이 되었을지도 모릅니다. 

겐젤과 게즈 &  EHT 연구진

라인하르트 겐첼 미국 UC버클리대 교수와 안드레아 게즈 UCLA대 교수는 노벨상 수상자로서 장기적인 관찰을 통해 실제 블랙홀의 존재를 입증한 열정 있는 과학자들입니다. 그들은 처음에 우주에 초대형 고밀도 물체가 있을 것이라고 가정했습니다. 게다가, 관측을 방해하는 우주의 성간 물질을 피하기 위해 적외선 망원경 장비를 사용하여 별들의 움직임을 관찰하였습니다. 그들의 끈질긴 추구는 1990년대로 거슬러 올라갑니다. 겐젤과 게즈는 각각 유럽과 미국의 연구팀을 이끌고 관찰을 시작했습니다. 가시광선은 우주공간에서 성간물질에 흡수되거나 산란돼 시야를 방해하기 때문에 유럽 칠레 VLT망원경이나 하와이 마우나케아 산케크망원경을 이용해 적외선 분광법을 시행했습니다. 많은 노력 끝에, 그들은 마침내 2009년에 우리 은하 중심에 있는 궁수자리 A* 별들을 관찰함으로써 블랙홀로 보이는 것을 관찰하는 것에 성공했습니다. 블랙홀은 태양 질량보다 4백만 배 더 큰 초대질량 고밀도 물체입니다. 이러한 특성들은 주변의 별들을 끌어당깁니다. 지속적인 추적 관찰 끝에, 연구팀은 궁수자리 A*에 있는 블랙홀의 특성을 포착했고 결국 우주의 가장 독특한 존재인 블랙홀의 존재를 증명했습니다. 2019년, 마침내 세계 최초의 초대질량 블랙홀이 공개되었습니다. EHT 연구진도 블랙홀 연구에 크게 기여하였습니다. EHT 연구진은 이벤트 호라이즌 망원경(EHT) 연구진을 의미합니다. 전 세계에 흩어져 있는 망원경을 통해 거대한 은하 'M87'의 중심에 있는 블랙홀을 관측하는 데 성공했다고 밝혔습니다. 6개 대륙에서 온 200명의 연구원들이 8개의 대형 망원경으로 관측에 참여한 결과였습니다. 호킹, 펜로즈, 겐젤, 게즈의 30년 이상의 연구가 실제로 입증된 경이로운 순간이었습니다.