스티븐 호킹 박사가 말한 사건의 지평선에 대해서 궁금합니다.

Question

스티븐 호킹 박사가 강연중에 말한 사건의 지평선에 대해서 궁금합니다.

물체가 블랙홀에 빨려 들어갈때 그 물체의 정보가 블랙홀 내부가 아닌 사건의 지평선에 저장된다는데 왜 그런건지 궁금해요.

Answer 1

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

어떤 지점에서 일어난 사건이 어느 영역 바깥쪽에 있는 관측자에게 아무리 오랜 시간이 걸려도 아무런 영향을 미치지 못할 때, 그 시공간의 영역의 경계를 사건의 지평선이라고 부른다.

본문

자연에서 빛이 가장 빨리 움직이므로 한 영역에서 일어난 사건에 대한 정보는 빛을 통해 다른 영역으로 전달된다. 아무리 오래 기다려도 빛을 통한 정보가 도달할 수 없는 시공간 영역의 경계를 사건의 지평선이라 하는데 두 가지 종류가 있다.

① 블랙홀 주변의 사건의 지평선: 블랙홀은 중력이 강하므로 주변을 지나는 모든 물질은 블랙홀의 영향을 받으며, 블랙홀에 가까워질수록 그 영향이 크다. 블랙홀에 매우 가까워지면 블랙홀의 중력이 너무 강하여 빛 조차도 빠져 나올 수 없다. 빛이 블랙홀로부터 탈출할 수 없는 최대 반경을 슈바르츠쉴트 반경(schwarzschild radius)이라고 부르는데, 슈바르츠쉴트 반경이 형성하는 구의 표면이 사건의 지평선이다. 사건의 지평선 안쪽에서 발생한 사건에 대한 정보는 사건의 지평선을 빠져나오지 못하므로 바깥쪽에 아무런 영향을 미치지 못한다. 슈바르츠쉴트 반경은 블랙홀의 질량에 비례하는데, 블랙홀의 질량이 태양의 질량과 같은 경우 약 3 km에 이른다.

② 우주론적 사건의 지평선: 우주의 어떤 지점에 있는 관측자가 영원히 기다려도 관측할 수 없는 먼 우주의 경계면을 우주론적 사건의 지평선이라고 한다. 만일 우주가 정적이고 영원하다면 사건의 지평선은 존재하지 않는다. 충분한 시간을 기다리면 우주 전역에 일어나는 모든 사건을 관측할 수 있기 때문이다. 우리 우주는 팽창속도가 시간에 따라 변하는 가속팽창을 하고 있으므로 우주론적 사건의 지평선은 시간에 따라 점점 멀어지는데, 현재는 약 160억 광년의 거리에 위치해 있다. 이 거리보다 더 먼 곳에서 일어나는 사건은 영원히 우리에게 전달되지 않는다.

Answer 2

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

사건의 지평선이란 일반 상대성 이론에서 내부에서 일어난 사건이 외부에 영향을 줄 수 없게 되는 경계면을 뜻합니다.

간단하게 어떠한 선을 두고 그 선의 좌우는 완전히 분리되어 서로 영향을 줄 수 없는 상태라고 보시면 됩니다.

그 선을 두고 한쪽에서 발생한 정보는 그 한쪽 면에서 다른 면으로 넘어가며 끊어집니다. 즉 블랙홀 빨려 들어갈 때의 정보는 빨려 들어간 내부와는 단절된 것이라 할 수 있는 것입니다.

Answer 3

사건의 지평선은 일반 상대성 이론에 나오는 이론이자 개념입니다.

내부에 일어난 사건이 외부에 영향을 줄 수 없는 경계면이라는 의미이고,

이 지평선 안에서는 어떠한 정보도 감지할 수 없습니다.

이것의 예가 우리가 흔히 아는 블랙홀이 됩니다.

왜냐하면 어떠한 정보를 감지하기 위해서는 빛이라는 측정 도구가 필요하고,

빛에 의해 의미있는 물리적인 값을 측정할 수 있습니다.

하지만 블랙홀은 빛 조차 빨아들이기 때문에 측정이 불가능합니다.