1. 블랙홀의 역사

 

1783

영국의  미첼(Michell)은 질량 주변에서 빛이 휠 수 있다는 가능성에 대해 논함. 상대론의 효시라 할 수 있음.

그는 논문에서 충분한 질량과 밀도를 갖춘 별은 강한 중력장을 가지기 때문에 빛조차도 그 별을 빠져 나오지 못할 것이라고 지적.

그 별의 표면에서 방출된 모든 빛은 별을 빠져나오기도 전에 그 별의 인력에 의해서 다시 이끌리게 될 것임.--"어두운 별"

미첼은 이러한 별들이 상당수 존재할지도 모른다고 주장. 그 별에서 나오는 빛은 우리가 볼 수는 없지만, 그 인력만은여전히 느낄 수 있을 것임.

바로 이 천체가 오늘날 우리가 부르는 블랙홀의 전조.

몇 년후

프랑스의 라플라스(Laplace)가 비슷한 제안을 함.(미첼과 무관하게 독자적으로)

별로 주목받지 못함. 그는 주장한 저서의 후속판에 그 내용을 삭제했는데, 그 자신조차도 무리한 생각이라 판단한 것 같음.

1915

아인슈타인의 일반상대론 주창.

이 이론은 중력이 어떻게 빛에 영향을 미치는가를 모순되지 않게 다룸.

그러나 블랙홀에 대한 학자들의 태도는 "블랙홀이 과연 있는가"하는 식의 의구심 단계를 벗어나지 못함.

1916

독일의 수학자 슈바르츠실트(Schwarzschild)는 구면대칭(spherical symmetry)인 진공상태에 일반상대성 이론을 적용시켜, 아인슈타인의 중력장 방정식의 해를 처음으로 발견함.

이 해를 슈바르츠실트의 해(Schwarzschild solution), 그 구면의 반지름을 슈바르츠실트의 반지를이라고 함.

또 이 해가 적용되는 블랙홀을  슈바르츠실트 블랙홀이라 부름.

이 해의 특징은,
1) 슈바르츠실트 반지름보다 안쪽에선 광선마저도 나올 수 없으며,
2) 중심에는 중력이나 밀도가 무한대가 되는 '특이점(singulaity)' 이 나타남. 특히 광선이 밖으로 나오지 못하는 면을 '사상(事象)의 지평면 (envet horizon)'이라 함.

아인슈타인은 이 해에 관해 별로 흥미를 느끼지 못함. 왜냐하면 점이면서 밀도나 중력이 무한대가 되어, 물리법칙을 적용할 수 없는 특이점의 존재가 유도되었기 때문임.

이어 독일의 수학자 바일은 대칭성이 없는 구면에 중력장 방정식을 적용하여, 역시 특이점이 있는 제 2의 해를 찾아냄.

당시에는 이들 해에 대응하는 물리현상이 실제 존재하리라고는 아무도 믿지 않음. 단지 수학상의 문제로만 취급함.

1931

찬드라세카르(Chandrasekhar) 의 백색왜성의 질량의 한계 예측.
1983년 "행성의 구조와 진화에 관한 이론적 연구"로 노벨상 받음.

1934

츠비키, 바데, 란다우 등이 중성자 별(Neutron Star) 존재 예언.

1939

거대질량 별의 중력붕괴는 무한히 계속되어 블랙홀이 된다는 연구 나옴.

미국의 이론물리학자 오펜하이머는, 매우 무거운 별이 계속 수축해 들어가면 중성자로만 구성된 별이 된다고 예언함.
특히 무거운 중성자 덩어리는 더욱 수축하여 마침내 한 점으로 집중하게 된다는 것을 이론적으로 증명.
이것은 현존 천체에서도 특이점 생성의 현상이 일어날 수 있는 가능성을 나타낸 것임.

그러나 이 선구적인 연구는 그 후 20여년동안 빛을 보지 못함.

                   ㅋ

큰 진전 없음 (30년 동안)

1960년대

천문학이 전파 관측이라는 강력한 새 도구가 되입되어 급속도로 발전하게 됨.

방대한 에너지를 방출하는 퀘이사나 펄서, 그 모습은 보이지 않으나 강한 X선별 등, 강한 중력과 관계가 있다고 여겨지는 천체가 잇달아 발견됨.

1967

Hewish팀이 주기가 1.33초인 X-선 포착→중성자 별.

1969

윌러(Wheeler)가 블랙홀(black hole)이라는 이름을 처음 사용.

1970

X-선 탐사위성 '우흐르'가 백조자리 X-1에서 나오는 주기가 0.05초인 X-선 포착→쌍성계 확인→블랙홀일 것으로 추측.

1974

호킹(Hawking)의 양자 블랙홀 개념 도입.

블랙홀도 여느 천체와 마찬가지로 빛을 낼 수 있다는 사실 발표.

 

큰 진전없음(20년간)

1996

끈이론으로부터 얻어진 5차원 D-brane 블랙홀로 스트로민저(Strominger)와 바파(Vafa)가 블랙홀 엔트로피를 통계적으로 구함.

1997

블랙홀에 관한 정보는 사건의 지평면(event horizon) 근처에 존재한다. (Maldacena)




 


1. 블랙홀의 역사

2. 블랙홀의 생성과정
    (별의 진화) PDF파일

3. 블랙홀 열역학
    (열역학적인 계)

3.1 흥미로운 블랙홀의
          물리량들

3.2 Schwarzchild
          solution

3.3 Extremal Reissner
         -NordstrÖm solution

4. 양자블랙홀
    (흑체복사)

5. D-brane 블랙홀
    (끈이론)