존재하는 것으로 알려진 물체는 블랙홀만큼“내부”와“외부”사이의 분명한 분할을 가지고 있지 않습니다. 우리는 외부를 살고보고, 조사는 내부에 대한 정보를 가져올 수 없습니다. 우리는 라디오 메시지 나 로봇 우주선을 보낼 수 있지만 일단 블랙홀 내부로 넘어 가면 그 사절 또는 그들에게 일어난 일에 대한 정보를 절대 돌려주지 않을 것입니다.
.블랙홀의 경계는 이벤트 지평입니다. 그것은 평범한 의미의 표면이 아니며, 물리적 장벽이 없지만, 그것은 매우 진짜입니다. 수평선 밖에서 물체가 충분히 빠르게 움직이면 블랙홀의 중력을 피할 수 있습니다. 내부에서는 자연의 법칙에 의해 금지 된 빛보다 빠르게 움직여야합니다.
의미있는 의미에서 블랙홀은 입니다 우리는 어떤 방법 으로든 내부에 아무것도 관찰 할 수 없기 때문에 이벤트 Horizon. 인테리어는 자연의 가장 큰 비밀이며, 모든 것이 포함되지만 아무것도 내리지 않는 장벽에 휩싸여 있습니다.
블랙홀을 더욱 수수께끼로 만들려면 일반 상대성 이론에 따르면 중력의 작동 방식에 대한 최선의 설명도 완벽하게 특징입니다. 그들은 초기 우주에서 별의 죽음과 엄청난 양의 가스의 중력 붕괴와는 다른 상황에서 태어날 수 있지만 결과는 동일합니다. 빨려 들어가는 것의 화학적 구성조차도 관련이 없습니다. 블랙홀이 더 넓은 우주에 전시하는 유일한 특성은 질량과 회전의 속도입니다.
이 결과는 "무모 정리"로 알려져 있습니다. 내부에서 일어나고있는 일은 이벤트 수평선에서 "머리"가 튀어 나오지 않습니다. (이름은 저명한 물리학 자 John Archibald Wheeler에 의해 만들어졌습니다. 해당 정보가 파괴되면 양자 역학의 원칙 중 하나를 위반 한 것입니다. 보존 된 경우 일반 상대성 이외의 이론이 필요합니다.
블랙홀의 내부는 코스모스의 접근 할 수없는 지역이 아닙니다. 가장 극단적 인 물리학을위한 실험실입니다 :가장 강한 중력과 가장 강렬한 양자 과정. 이런 이유로, 물리학 자들은 자신의 아이디어를 테스트 할 수있는 직접적인 실험이나 관찰이 부족하여 좌절하는 동안에도 내부에서 무슨 일이 일어나고 있는지 이해하는 데 관심이 있습니다.
.우리는 대머리 이벤트 수평선에 침투 할 수는 없지만 블랙홀 내부에 대해 아무것도 모른다는 의미는 아닙니다. 우리는 블랙홀에 공상 과학이 우리에게 말한 모든 공간 (웜홀) 또는 다른 현실에 대한 포털이 포함되어 있지 않다고 확신합니다. 대부분의 물리학 자들은 블랙홀 내부에 대한 전체 설명이 양자 중력, 양자 물리학 및 일반 상대성 이론, 또는 현재 중력 모델의 수정 된 버전이 필요하다는 것을 합리적으로 확신합니다. 그러한 이론의 전체 구조는 알려져 있지 않지만 연구자들은 그것이 어떻게 생겼는지에 대한 축소판 스케치를 가지고 있습니다.
Yakov Borisovich Zel'Dovich, Jacob Bekenstein, 특히 Stephen Hawking이 하이브리드 접근 방식을 구성했습니다. 양자의 중력 이론이 없다면, 그들은 일반적인 상대성 이론과 함께 입자 물리학을 사용하여 이벤트 수평선이 0이 아닌 온도를 가지므로 매우 희미하지만 빛납니다. 이 빛은 매킹 방사선으로 알려져 있습니다. 한 번의 전자와 하나의 양전자, 광자 쌍 등이 강렬한 중력장에서 생성 될 때 발생합니다. 한 입자는 블랙홀에 빠지고 다른 입자는 탈출합니다.
블랙홀의 에너지는 새로 생성 된 입자 질량의 원천이기 때문에 ( e = mc ), 블랙홀의 질량은 탈출 한 모든 입자마다 약간 줄어 듭니다. 불행히도, 이벤트 수평선 온도는 우리가 보는 것과 같은 블랙홀의 경우 낮으므로 호킹 방사선은 다른 빛의 공급원보다 훨씬 더 희미합니다. 그러나 매우 낮은 질량 블랙홀이 존재한다면, 매혹을 겪음으로써 밝게 빛나고 비교적 빠르게 붕괴되어 아무것도 증발 할 것입니다. 그러한 블랙홀이 사라지는 것을 보면서 이벤트 지평으로 정보가 실제로 잃어버린 것인지, 방금 숨겨져 있는지에 대한 질문에 대답하는 데 도움이 될 수 있습니다.
흥미롭게도, 호킹 자신은 최소한 원칙적으로 문제가 해결되었다고 생각합니다. 블랙홀은 홀로그램이 2 차원 사진이더라도 3 차원에 대한 정보를 보존하기 때문에 삼키는 정보를 보존합니다. 문자열 이론의 아이디어에 근거한 그의 가설은 아직 우리의 4 차원 우주 (3 개의 공간 차원 + 시간)에서 작동하지 않고 추상적이고 상층 우주에서 작동합니다. 결과적으로 블랙홀이 자신의 기원을 잊지 않는다는 데 동의하더라도 모든 사람이 호킹의 시위에 대해 확신을 갖는 것은 아닙니다.
호킹 방사선은 아마도 실험실에서 본 적이없는 암흑 물질 및 중력과 같은 이국적인 입자를 포함하여 모든 종류의 것들로 구성되어 있습니다. 그것은 흥미로운 개념이지만, 자연은 작은 블랙홀을 희귀하거나 존재하지 않는 것을 만들어서 공부하려는 최선의 노력을 잔인하게 방해합니다. 우리는 할 수 있습니다 더 큰 블랙홀에서 호킹 방사선을 볼 수 있지만, 물질을 적극적으로 공급하지 않고 구멍이 매우 가까운 경우에만 가능합니다. (또 다른 옵션은 실험실에 작은 블랙홀을 만드는 것이지만, 새로운 이국적인 물리학이 없으면 필요한 에너지는 우리의 손이 닿지 않습니다.)
.매우 기억에 남는 이름 V404 Cygni를 전달하는 가장 가까운 알려진 블랙홀은 약 8,000 광년 떨어져 있습니다. 그것은 단순한 머리카락의 우주적 측면에서 단순한 폭이 있지만, 우리는 그것을 공부할 수 없을 정도로 멀리 떨어져 있습니다. (비교를 위해, Voyager 1-가장 먼 인간이 구축 된 프로브는 17 시간이 조금 넘습니다. 가장 가까운 초대형 블랙홀 (태양의 질량의 10 만 배를 초과하는)은 훨씬 더 멀리 떨어져 있습니다. 26,000 광년입니다. 은하계 A* (“별”으로 발음)로 알려진 은하수의 중심에있는 괴물입니다.
우리는 주변의 문제에 의해 v404 cygni와 같은 블랙홀을 볼 수 있습니다. 예를 들어, 동반자 별을 벗겨 낸 재료는 블랙홀을 궤도로 만들어 강한 X- 선과 방사선 방사선을 방출합니다. 작년에 이루어진 고해상도 관찰 덕분에 천문학 자들은 Galaxy M87의 거대한 블랙홀에 매우 가까운 궤도에서 소용돌이 가스를 측정했습니다. 그리고 궁수 자리 근처의 별과 플라즈마의 춤은 우리의 은하를 함께 유지하는 데 도움이되는 블랙홀의 존재를 보여줍니다.
지속적인 개선으로 우리는 이벤트 호라이즌에 더 가까이 다가 가면서 블랙홀을 더 잘 볼 수 있습니다. 그러나 자연은 여전히 블랙홀 안에있는 것의 미스터리를 숨 깁니다. 아마도 영원히.
Matthew Francis는 물리학 자, 과학 작가, 공개 연설자, 교육자 및 Jaunty Hats의 빈번한 착용자입니다.
이 기사는 원래 2013 년 10 월 블로그 인 Facts So Romantic에 실 렸습니다.
리드 포토 콜라주는 Phil MACD Photography / Shutterstock 및 Alain R / Wikipedia 의 이미지로 만들어졌습니다.
