블랙홀에 진입하면 시간이 느리게 가나요?

Question

인터스텔라라는 영화라던지 , 블랙홀에 진입할수록 시간이 느리게 간다고 하더라구요.

이게 어떻게 가능한건지 원리가 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.

블랙홀 근처를 지나가거나 블랙홀 내부로 진입하면 시간이 느리게 흐르는 현상이 발생합니다. 이 현상은 일반 상대성 이론에 기반한 예측으로, 블랙홀이 매우 강한 중력장을 만들어내기 때문에 발생합니다.

블랙홀 근처에서는 중력이 매우 강력하기 때문에 빛도 블랙홀로 빠져들게 되고, 블랙홀 내부에는 중력이 무한대로 증폭되어 더 이상 탈출할 수 없게 됩니다. 이러한 현상은 관측된 바는 아니지만, 일부 이론가들은 블랙홀 내부에서 시간이 완전히 멈추고, 불가사의한 시간의 흐름이 발생할 것이라고 예측합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.

"같은 중력장"에서는 중력이 쎈 곳이 시간이 느리게 가고, 약한 곳이 시간이 빠르게 갑니다.

같은 중력장이 아니라면, 상대적으로 달라요.

인터스텔라에서는 물의 행성에서 지구 중력의 130% 정도인데, 시간은 엄청 느리게 가잖아요.

이것은 가르강티아라는 블랙홀의 영향때문입니다. 가르강티아 블랙홀은 1억5천만 킬로미터정도에서 시간의 지평선이 형성되며, 이 시간의 지평선과 근접할 수록 시간이 느리게 갑니다. 이경우 다중 중력장이 형성되게 되겠죠.

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지구에서도 지상과 인공위성 궤도와의 차이때문에 시간의 차이가 발생합니다. 지구상이 시간이 느리게 가고, 인공위성은 시간이 빠르게 가기때문에 기본적으로 그 시간 오차를 보정해서 계산해줍니다. 하지만 그 시간 차이가 너무 작아서 시간이 굉장하게 중요한 GPS 위성 등이 아니라면 무시합니다. (어차피 아주 정밀한 시계를 가지고 있는 위성이 아니라면, 중력에 의한 시간차이보다, 시계의 오차가 훨씬 큽니다.)

Answer 3

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.네, 블랙홀은 매우 강력한 중력장을 발생시키는 천체로, 이 중력장 안으로 물체가 들어가면 그것을 둘러싼 공간 자체도 왜곡됩니다. 이런 왜곡된 공간 안에서는 시간의 경과가 왜곡됩니다. 이론상으로는 블랙홀의 중력장 안에서 시간이 완전히 멈출 수도 있습니다. 이런 현상은 일반 상대성 이론에서 예측된 것으로, 여러 실험과 관측적 증거를 통해 확인되었습니다. 따라서 블랙홀 안에서는 시간이 느리게 흐르게 됩니다.