블랙홀과 블랙홀이 만나면 어떻게 될까?

들어가며

---

블랙홀은 우주에서 가장 신비하고 매혹적인 물체 중 하나입니다.
블랙홀의 중력은 너무 강해서 빛조차도 탈출할 수 없는, 우주에서 믿을 수 없을 정도로 밀도가 높은 지역입니다.
만약 두 개의 블랙홀이 충돌하면 어떻게 될까요?
이 기사에서는 블랙홀이 블랙홀에 들어갈 때(만날 때) 어떤 일이 일어나는지 살펴보겠습니다.

블랙홀 소개

---

본론에 앞서 일단 블랙홀이 무엇이며 어떻게 형성되는지 간단히 살펴보겠습니다.
블랙홀은 거대한 별이 자체 중력으로 인해 붕괴할 때 형성됩니다.
별의 핵이 붕괴하면서 무한의 밀도를 가지면서 부피는 0인 특이점에 도달하고, 사건의 지평선으로 둘러싸여 아무것도 블랙홀의 중력에서 벗어날 수 없는 복귀 불가 지점을 만듭니다.

두 개의 블랙홀이 충돌할 때

---

두 개의 블랙홀이 서로 접근하면 중력에 의해 하나의 블랙홀로 합쳐질 때까지 점점 더 가까워집니다.

이 과정을 '블랙홀 병합'이라고 하며 엄청난 양의 에너지를 중력파의 형태로 방출하는 매우 강렬한 상태입니다.

블랙홀 병합 과정은 아래 세 단계를 거칩니다.

1. 접근 단계: 두 개의 블랙홀이 서로 접근함에 따라 서로의 주위를 점점 더 빠르게 공전하기 시작합니다. 이 단계는 블랙홀의 크기와 거리에 따라 수백만 년 동안 지속될 수 있습니다.
2. 병합 단계: 블랙홀이 하나의 더 거대한 블랙홀로 병합됩니다. 이 단계에서 엄청난 양의 에너지가 중력파의 형태로 방출되어 연못의 파도처럼 시공간을 통해 잔물결을 일으킵니다.
3. 링다운 단계: 병합 후 새로 형성된 블랙홀은 가라앉고 정지하기 전에 마지막으로 폭발적인 중력파를 방출합니다.

블랙홀이 블랙홀에 들어가면 어떻게 될까요?

---

이제 우리는 블랙홀 합병 과정을 이해했으므로 블랙홀이 블랙홀에 들어갈 때 어떤 일이 일어나는지 살펴보겠습니다.
블랙홀이 블랙홀에 진입하면 두 사건의 지평선이 병합되어 두 블랙홀을 둘러싸는 새롭고 더 큰 사건의 지평선을 만듭니다. 그 결과 새로 생긴 블랙홀은 개별 블랙홀보다 더 무겁고 중력이 강합니다.
블랙홀이 합쳐지면서 중력파의 형태로 엄청난 양의 에너지를 방출합니다.

이 에너지 폭발은 믿을 수 없을 정도로 강력하며 우리는 LIGO 및 Virgo와 같은 중력파 탐지기로 이를 감지할 수 있습니다.

블랙홀에 빠진 모든 것은 어떻게 됩니까?

---

무엇이든 블랙홀에 빠지면 블랙홀의 강력한 중력에 의해 산산조각이 납니다.

이 과정을 '스파게티화'라고 하는데, 블랙홀에 빨려들어간 물체는 모두 스파게티처럼 길고 가는 가닥 형태로 늘어나기 때문입니다.

물체가 블랙홀의 사건의 지평선에 접근하면 마치 시간이 느려진 것처럼 보여질 것입니다.

즉 '시간 팽창 효과'를 경험합니다. 이것은 외부 관찰자의 관점에서 물체가 실제로 사건의 지평선을 가로지르지 않고 대신 시간이 정지된 것처럼 보인다는 것을 의미합니다.

일단 물체가 사건의 지평선을 넘어가면 영원히 사라지며, 빛을 포함하여 그 무엇도 블랙홀의 중력을 벗어날 수 없습니다.

마치며

---

블랙홀은 우주에서 가장 신비하고 매혹적인 현상 중 하나로 블랙홀 병합 과정은 믿을 수 없을 정도로 격렬한 현상입니다.
만약 블랙홀이 블랙홀에 들어간다면 그 결과 새로운(더 무겁고 강한 중력을 가진)블랙홀이 생겨날 것입니다.
또한 블랙홀에 떨어진 모든 것은 강한 중력에 의해 찢겨져 영원히 사라지게 됩니다.
블랙홀과 그 합병에 대한 연구는 천체물리학과에서 활발히 연구중인 분야이며 우리가 우주와 그 진화를 이해하는데 큰 도움이 될 것입니다.
2015년 중력파의 발견은 블랙홀 연구에 있어 새로운 변곡점이 되었습니다. 그 이후로 여러 블랙홀 병합이 중력파 감지기에 의해 감지되고 있습니다. 이를 통해 우리는 블랙홀의 특성과 우주의 진화에 한 걸음 더 다가갈 수 있게 되었습니다.