인간과 우주 14강

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<14. 블랙홀과 우주여행-2>
자전하지 않는 블랙홀은 단지 중심과 표면 존재
블랙홀은 사건의 지평이라 부르는 반경의 구로 둘러싸여 있다. 이 반경 안으로 들어가면 아무 것도 탈출할 수 없다. 블랙홀에서 반경까지의 반경을 슈바르츠쉴트 반경 이라 부른다. 블랙홀의 중심은 무한 밀도이고 공간의 곡률을 무한대, 시간은 정지한다. 시간은 더 이상 흐르지 않는다. 시간의 종말이다. 이런 곳을 수학에서는 특이점 이라 부른다.
① 중심 : 무한의 세계. 블랙홀의 중심은 밀도, 중력, 공간의 곡률이 무한대이며 그곳에서는 시간이 완전히 정지한다.
② 표면 : 아무흔적이 없다. 누구라도 들어올 수는 있지만 나갈 수 없다.
회전하는 블랙홀 : 회전하는 블랙홀은 사상 지평선 바깥에 다른 하나의 구를 더 가지는데 이를 작용권(ergosphere)이라 부른다. 작용권에서는 시공간 자체가 블랙홀을 따라 돌면서 원심력을 받아 밖으로 늘어나서 길쭉해 진다. 작용권에서는 물질이 에너지를 얻어서 나갈 수가 있다. 이것은 블랙홀이 은하 중심에서 막대한 에너지의 제트를 뿜어내는 원리가 된다.
⇒ 강력한 원심력으로 인해 볼록한 경계선이 생겨 시공간 자체가 볼록해진다. 이때 밖으로 나가려고 하는 힘이 생기면서 에너지를 얻게 된다. (활동성은하핵, 제트의 원리)
- 작용권 (ergosphere) : 블랙홀은 강한 중력으로 시공간을 끌어당기고 압축한다. 회전하는 블랙홀은 한 술 더 떠서 시공간을 끌고 돈다. 그래서 회전하는 블랙홀 아주 가까운 근처 시공간은 광속보다 더 빨리 돌게 된다. 작용권은 안쪽으로는 블랙홀 표면에 닿고 바깥은 단구면이다. 작용권 외부면은 극에서는 블랙홀 지평선에 닿고 적도에 가면 지평선보다 부풀어 있다.
- 작용권 안에서의 운동 : 물질은 광속을 초과할 수 없으나 시공간은 물질이 아니기 때문에 더 빨리 돌 수 있다. 물질은 작용권에서 블랙홀에 끌려들어가지 않고 거기 머물러 있을 수 있다.

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