블랙홀 사진은 어떻게 찍었나: 지구 크기 전파망원경 EHT와 다음 목표인 블랙홀 동영상

뉴턴 중력만으로도 블랙홀에서 사람들이 중요하게 여기는 부분은 거의 다 맞아떨어짐. 슈바르츠실트 반지름도 같고, 중심 특이점도 같고, 낙하 시간도 같음. 일반상대성이론이 더한 건 이 계산들에 의미를 붙인 것뿐임.

뉴턴 중력으로 무한 시간 낙하? 시간 팽창은 특수상대성이론이 있어야 하는 거 아니냐.

블랙홀은 빛이 시공간 곡률과 상호작용한 결과인데, 뉴턴 중력은 빛이 중력과 상호작용한다는 것 자체를 모델링하지 않음.

그 발상은 아인슈타인보다 훨씬 오래됐음. 18세기 영국 성직자 John Michell이 먼저 생각했고 한 세기 넘게 묻혀 있었음.

그럼 사건의 지평선은 뉴턴 중력으로 어떻게 정의함?

뉴턴 중력에선 지평선 안에서 탈출이 가능함. 지구 탈출 속도가 11km/s라고 사람이 지구를 못 떠나는 게 아니듯이, 지평선 안에 들어갔다가 훨씬 낮은 속도로 튀어나올 수 있음. 일반상대성이론에선 원리적으로 불가능하고.

이 글에 블랙홀 사진 한 장만 넣어줬어도 좋았을 텐데. 60분짜리 팟캐스트 대본이라 그런가.

페이지 맨 아래 영상에 두 이미지랑 작업 요약이 다 있음. LA에서 NYC까지 동전 날짜 읽기, 달 위의 귤 같은 비유도 좋았음. 다만 블랙홀이 놀랄 만큼 작다는 얘기만 반복하고 상대적인 크기를 안 알려줘서 아쉬웠음.

블랙홀이 무한 밀도를 요구한다는 건 오해임. 지평선 안의 질량 밀도는 중성자별 수준을 넘지 않고, 블랙홀이 무거울수록 오히려 낮아짐. 지평선 부피가 질량보다 빨리 커지니까.

그래서 가장 큰 블랙홀은 물에 뜰 정도임. 슈바르츠실트 반지름으로 밀도를 따지는 게 별로 유용하지 않다는 뜻이지.

지평선 반지름은 선형으로 커져서 약 70억 태양질량이면 물보다 밀도가 낮아짐. 관측 가능한 우주의 물질 질량을 슈바르츠실트 반지름 식에 넣으면 우주보다 큰 지평선이 나오고.

지평선 안의 질량 밀도는 잘 정의된 값이 아님. 그 계산은 지평선을 평범한 구로 보고 부피로 나눈 건데, 블랙홀 시공간은 그렇게 작동하지 않음. 내부는 진공이라 질량이 부피에 퍼져 있는 것도 아니고.

사건의 지평선은 블랙홀이 아니라 돌아올 수 없는 지점일 뿐임. 실제 블랙홀은 무한 밀도의 특이점이라고들 하지만 그건 모델이 불완전한 거임.

합성 데이터로 이미징 알고리즘을 다듬었다는 대목을 보면 그냥 망원경으로 찍은 사진이 아님. 알고리즘이 뭘 하는 건지 설명도 안 해줌. 난 아직 블랙홀 전체를 믿지 않음.