블랙홀이 내 몸을 가로 지른다면? 상상의 물리학

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만약 머리카락보다 작은 블랙홀이 당신의 몸을 가로질러 지나간다면 어떤 일이 벌어질까? 단순한 공상과학 소설의 한 장면 같지만, 실제 과학자들은 이에 대해 진지하게 연구해왔다. 그 결과는 우리가 예상했던 것보다 훨씬 더 흥미롭고, 때로는 소름 끼치는 이야기로 다가온다.

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최근 arXiv에 게재된 연구에서는 원시 블랙홀(Primordial Black Hole)의 가능성과 그 영향력을 집중 분석했다. 원시 블랙홀은 우주 초기에 형성되었을 것으로 추정되는 이론적 천체로, 항성 질량 블랙홀보다 훨씬 작다. 그 질량은 원자 크기에서부터 지구 질량의 몇 배에 이르기까지 다양할 수 있다.

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현재까지 원시 블랙홀의 존재는 직접적으로 확인된 바 없지만, 천문학적 관측을 통해 특정 질량 범위가 배제되었다. 예를 들어, 10¹² kg(1조 kg) 이하의 블랙홀은 호킹 복사(Hawking Radiation)로 인해 이미 증발했을 가능성이 크다. 반면, 10²⁰ kg(100경 kg) 이상의 블랙홀은 중력 렌즈 효과를 일으켜 관측될 가능성이 있지만, 현재까지 그런 현상이 발견되지 않았다.

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이로 인해 원시 블랙홀이 존재하더라도 그 수는 극히 적을 것으로 추정된다.

 

 

원시 블랙홀의 아티스트 일러스트 [자료=NASA 고다드 우주 비행 센터]

 

 

블랙홀이 인간을 통과한다면?

연구진은 인간을 통과하는 작은 블랙홀이 미치는 물리적 영향을 두 가지 주요 요소—조석력(Tidal Force)과 충격파(Shockwave)—를 중심으로 분석했다.

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• 조석력: 미세한 힘, 치명적인 손상

블랙홀의 중력은 거리 변화에 따라 급격히 달라진다. 블랙홀이 신체 내부를 지나갈 때 발생하는 미세한 중력 차이(조석력)가 조직을 찢어놓을 가능성이 있다. 그러나 원시 블랙홀은 크기가 극도로 작기 때문에, 조석력이 신체 전체에 영향을 미치기보다는 국소적으로 작용한다. 팔다리를 통과할 경우 바늘이 피부를 뚫는 정도의 손상이 예상되지만, 만약 머리를 지나간다면 상황이 달라진다.

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인간의 뇌는 매우 민감한 조직이며, 10~100 나노뉴턴(nN)의 힘 차이만으로도 치명적인 손상이 발생할 수 있다. 연구에 따르면, 이러한 치명적인 조석력을 유발하는 블랙홀의 질량은 연구 범위 내에서도 가장 높은 수준인 10¹⁹ kg에 도달해야 한다.

 

 

 

 

• 충격파: 블랙홀의 초소형 ‘탄환’ 효과

블랙홀이 신체를 관통하면 강한 중력장에 의해 급격한 압력 변동이 일어나며, 이는 총알이 몸을 관통할 때 발생하는 충격파와 유사한 효과를 초래할 수 있다. 연구 결과에 따르면, 블랙홀의 질량이 1.4 × 10¹⁴ kg(약 140조 kg) 이상이면, 22구경 총알과 비슷한 수준의 충격파를 발생시킬 수 있다. 이로 인해 세포 조직이 손상되거나 열 에너지가 방출되어 추가적인 피해가 유발될 가능성이 있다.

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정말 가능성이 있을까?

이론적으로 원시 블랙홀은 인간에게 치명적인 영향을 미칠 수 있지만, 현실에서 이러한 사건이 발생할 가능성은 거의 없다. 원시 블랙홀이 실제로 존재한다고 가정하더라도, 그 수는 극도로 적으며, 특정 블랙홀이 인간과 충돌할 확률은 10조 분의 1 이하로 추정된다.

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이는 우주적 규모에서 사실상 무시할 만한 수준이다. 그럼에도 원시 블랙홀 연구는 암흑 물질의 존재 여부를 비롯해 우주의 근본적인 미스터리를 푸는 중요한 열쇠가 될 수 있다.

 

 

 

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