스티븐 호킹 호킹 복사, 블랙홀에서도 빛이 새어 나온다

한번 빠지면 끝! 우주에서 가장 무서운 함정이라 불린 블랙홀의 비밀

만약 급식 시간에 쏟아진 우유가 바닥 구멍으로 빨려 들어가는데, 그 우유가 절대로, 영원히 다시 나올 수 없다면 어떨까요? 블랙홀이 딱 그런 존재였어요.

블랙홀은 우주에서 가장 무거운 별이 스스로 무너져 만들어진 공간이에요. 중력, 그러니까 물건을 끌어당기는 힘이 어찌나 강한지 빛조차 빠져나가지 못해요. 빛도 못 나오니까 눈에 보이지도 않고, 그래서 이름이 '블랙홀(까만 구멍)'이 된 거예요.

과학자들은 오랫동안 블랙홀을 '우주의 완벽한 감옥'이라고 불렀어요. 들어간 건 무조건 끝. 빛도, 소리도, 정보도 전부 사라진다고 믿었죠. 교과서에도 그렇게 써 있었고, 아무도 의심하지 않았어요. 그런데 1970년대, 영국에서 휠체어에 앉은 한 물리학자가 손을 들었어요. "잠깐, 정말 아무것도 안 나올까요?" 그 사람이 바로 스티븐 호킹이에요.

휠체어에 앉아 계산만으로 '블랙홀도 사실은 빛을 내뱉고 있다'는 걸 알아냈다고?

스티븐 호킹은 21살 때 '루게릭병'이라는 병에 걸렸어요. 몸의 근육이 점점 움직이지 않게 되는 병이라서, 나중에는 손가락 하나 까딱하기도 힘들었고 목소리도 기계로 대신해야 했죠. 하지만 그의 머릿속은 우주만큼 넓었어요.

호킹은 블랙홀 가장자리에서 일어나는 일을 수학으로 하나하나 따져봤어요. 우주의 빈 공간에서는 아주아주 작은 입자, 그러니까 눈에 안 보이는 알갱이 쌍이 끊임없이 나타났다 사라져요. 보통은 둘이 만나서 바로 없어지는데, 블랙홀 가장자리에서는 하나가 블랙홀 안으로 빨려 들어가고 나머지 하나는 바깥으로 튀어나오는 거예요. 마치 핫초코 위에서 김이 모락모락 피어오르듯, 블랙홀도 아주 희미한 에너지를 바깥으로 내보내고 있었던 거죠!

이걸 '호킹 복사'라고 불러요. 블랙홀이 에너지를 방출한다는 뜻이에요. 세상 어떤 망원경으로 블랙홀에 가보지 않고도, 연필과 수식만으로 이걸 알아낸 거예요. 과학자들은 처음엔 "말도 안 돼!" 했지만, 계산을 확인할수록 호킹이 맞다는 걸 인정할 수밖에 없었어요. 블랙홀은 더 이상 '조용한 감옥'이 아니게 됐어요.

우주가 '조용한 감옥'에서 '수다쟁이 괴물'로 바뀐 순간

블랙홀이 에너지를 뱉어낸다는 발견은 과학계에 폭탄 같았어요. 왜냐하면 이건 단순히 블랙홀 하나의 비밀이 아니라, 우주 전체를 이해하는 방식을 바꿔버린 사건이었거든요.

호킹 복사 덕분에 과학자들은 블랙홀도 결국 아주아주 천천히 줄어들다가 사라질 수 있다는 걸 깨달았어요. 영원한 감옥이 아니라 언젠가 '증발'하는 존재였던 거예요! 이건 마치 게임에서 절대 깰 수 없다던 최종 보스에게 사실은 체력 바가 있었다는 걸 발견한 것과 비슷해요.

게다가 호킹은 이 복잡한 이야기를 《시간의 역사》라는 책으로 썼는데, 전 세계에서 천만 부 넘게 팔렸어요. 수학 공식 대신 재미있는 비유로 설명해서, 과학자가 아닌 보통 사람들도 블랙홀과 우주를 이해할 수 있게 됐죠. 호킹 덕분에 '우주 이야기'는 더 이상 실험실에만 갇힌 게 아니라, 모두의 저녁 식탁 대화 주제가 됐어요. 그리고 그 영향은 지금 여러분의 일상 곳곳에 숨어 있어요.

네 스마트폰 속 우주 사진부터 SF 영화까지, 그가 바꿔놓은 세상이 바로 여기에!

혹시 영화 《인터스텔라》에서 거대한 블랙홀 '가르강튀아'를 본 적 있나요? 그 장면을 만들 때 과학자들이 참고한 이론이 바로 호킹의 연구예요. 유튜브에서 "블랙홀 소리"를 검색하면 나오는 신비로운 음향도, 블랙홀이 에너지를 방출한다는 아이디어에서 출발한 거예요.

스마트폰으로 NASA가 공개한 블랙홀 사진을 본 적 있죠? 2019년에 인류 최초로 진짜 블랙홀 사진이 찍혔는데, 전 세계 과학자들이 그 사진을 찍겠다고 도전한 이유 중 하나가 호킹의 이론을 눈으로 확인하고 싶었기 때문이에요.

호킹이 우리에게 남긴 진짜 선물은 따로 있어요. 몸이 거의 움직이지 않는 상태에서도 머리와 상상력만으로 우주의 비밀을 풀었다는 사실 자체예요. 시험이 어렵거나, 뭔가 불가능해 보일 때 떠올려 보세요. 손가락도 제대로 못 움직이던 사람이 우주에서 가장 무서운 괴물의 비밀을 밝혀냈다는 걸요. 어쩌면 여러분의 '블랙홀'도 생각보다 작은 존재일지 몰라요.