우종학 교수의 블랙홀 강의

머리말

1. 블랙홀의 무대, 우주로 떠나는 여행
우주가 끝없이 우리를 부른다
우주 공간에서 블랙홀과 마주친다면?
과학자의 길, 블랙홀로 가는 여정

2. 블랙홀의 정체를 밝혀라
중력을 탐하다
블랙홀 제조법
블랙홀, 이 땅의 빛을 보다
검은 별을 찾아라

3. 블랙홀의 부활
블랙홀, 되살아나다
일반상대성이론, 블랙홀을 출산하다
블랙홀, 다시 외면받다

4. 블랙홀 일문일답
블랙홀은 진공청소기?
블랙홀로 빨려 들어가는 현상을 볼 수 있을까?
블랙홀은 지구에 위협이 될까?
블랙홀은 언제 배가 부를까?
블랙홀을 통한 시간여행이 가능할까?

5. 우주에서 미지의 대상을 만나다
정체 모를 괴물, 퀘이사를 발견하다
퀘이사의 정체를 밝혀라
은하 중심의 블랙홀, 활동성 은하핵
은하 중심에 괴물이 있다
퀘이사의 엔진, 블랙홀

6. 블랙홀의 집, 은하의 세계
아름다운 너의 이름, 은하
우리은하 중심의 거대질량 블랙홀
모든 은하가 블랙홀을 소유한다
블랙홀의 그림자를 목격하다

7. 블랙홀의 기원
별, 그 긴 일생을 시작하다
별의 죽음, 블랙홀 탄생의 길을 열다
무거운 별의 최후
중성자별의 발견, 블랙홀 이름을 낳다
블랙홀의 다이어트
거대한 가스 구름, 중간질량 블랙홀을 만들어라

8. 실험이 불가능한 우주를 탐구하는 법
우주동물원에서 실험은 불가능하다
빛의 도레미파솔라시도, 감마선에서 전파까지
광학망원경, 갈릴레오에서 21세기까지
천문학자들의 눈, 다파장 관측시설

찾아보기

만일 지구의 크기를 무지막지하게 작게 만들면 어떻게 될까요? 가령 지구 반지름이 1센티미터가 되도록 줄여봅시다. 이렇게 작아진 지구라면 로켓이 빛의 속도로 날아간다고 하더라도 지구를 탈출하기는 불가능합니다. 왜냐하면 반지름 1센티미터의 지구 표면에서 받는 중력은 상상을 초월하게 커져버리고 탈출속도를 계산해보면 빛의 속도보다 크게 되기 때문입니다. 결국, 지구는 빛조차 탈출할 수 없는 괴물, 블랙홀이 되고 맙니다.

상상력은 과학 발전에 매우 중요한 힘이 됩니다. 기발한 상상력을 통해서 예측된 이론이 실제 실험이나 관측을 통해서 입증되는가 하면 우연히 발견된 새로운 현상이 탁 튀는 상상력을 통해 이론적으로 설명되기도 하지요. 블랙홀의 경우도 상상력이 발견을 앞선 경우입니다. 과학을 통해서 우리가 배워야 할 것은 단순한 과학지식이 아니라 그 과학지식을 가능하게 한 위대한 과학자들의 상상력입니다.

아인슈타인의 일반상대성이론을 바탕으로 슈바르츠실트가 130년 만에 부활시킨 블랙홀은 다시 한 번 과학자들에게 외면당하고 맙니다. 우주의 괴물 같은 존재인 블랙홀을 과학자들은 탐탁지 않게 여겼습니다. 심지어는 일반상대성이론의 주창자인 아인슈타인마저도 슈바르츠실트의 특이점은 존재하지 않는다는 엉뚱한 주장을 합니다. 아인슈타인은 1939년에 논문을 발표하면서 자신의 연구가 왜 슈바르츠실트의 특이점이 실제로 우주에는 존재하지 않는지를 보여준다고 기술했습니다. 자신의 일반상대성이론의 양분을 받아 탄생한 블랙홀의 실재를 정면으로 외면한 것이죠.