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2019-04-11 17:50:56
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1 영화 인터스텔라에 나온 블랙홀의 이름이 가르강튀아 입니다. 영화에서 매우 중요한 역할을 하는 블랙홀 이에요. 설명은 밑에-
웜홀 너머 다른 은하계에서 기다리고 있던 행성계 중심에 존재하는 블랙홀. 영화에서는 자세한 정보가 제공되지 않으며, 단지 초대질량 블랙홀이고 회전하는 특이점을 가졌다고만 나온다. 영화에서 등장하는 외계 행성들 중 밀러 행성과 만 행성은 이 블랙홀 주변을 공전하고 있다. 브랜드 박사가 에드먼즈 행성으로 가야할 이유중 하나로 블랙홀 주변 환경의 가혹함을 예로 든 것으로 보아, 에드먼즈 행성은 가르강튀아를 공전하지 않을 가능성이 더 높다.
가르강튀아라는 이름은 르네상스 시대 프랑스의 소설가 프랑수아 라블레의 동명 소설 <가르강튀아>에서 주인공으로 등장하는 거인 왕 가르강튀아에서 따온 것이다.
밀러 행성의 설정을 통해 추정할 수 있는 질량은 태양 1억 배 이상으로, 우리 은하 중심에 존재하는 초대질량 블랙홀은 태양 질량 400만 배 정도다. 사건의 지평선(Event Horizon)의 크기는 반지름이 2.95x108km로, 태양~지구 궤도 정도로 거대하다. 또, 사건의 지평선이 광속의 99.8%에 달하는 속도로 회전하는 '커 블랙홀(Kerr Black hole)'이기도 하다. 자전하는 큰 블랙홀은 정지상태인 슈바르츠실트 블랙홀과 달리 작용권이 있어 영화에서처럼 바깥 궤도에서 들여다보고 작용-반작용을 이용해 뭔가를 특이점을 향해 쏘고 탈출하는 것이 '이론상으로는' 가능하다. 밀러 행성의 설정을 실현시키기 위해 필수불가결한 조건이었다. 참고로 이 이상 빠르게 회전한다면 특이점이 사상의 지평선 너머로 드러난다. 이것을 넘어 버리면 현대 과학으로 설명할 수 없기에 최댓값에서 1/1016 만큼의 속도를 뺐다.
블랙홀 자체로는 당연히 내뿜는 빛은 없으나 블랙홀 주변을 도는 강착원반의 온도가 태양 표면 온도와 유사하며, 여기서 나오는 복사열이 주변 행성에 에너지를 제공한다. 일반적으로 가연된 강착원반은 X선을 내뿜기 때문에 밀러 행성은 생물체가 살기 부적절하며 스윙바이를 위해 블랙홀에 접근한 인듀어런스 호의 승무원들도 살아남지 못하지만, 가르강튀아의 강착원반은 가르강튀아의 크기에 비하면 엄청나게 작은 편이며 처묵하는 물질들이 크기에 비하면 많이 모자라기에 강력한 자기장을 만들 수가 없으므로 강력한 제트를 만들 수 없다고 한다.[6] 블랙홀이 제트를 내뿜는 과정은 블랙홀이 처묵한 물질들이 내놓은 자기장이 강착원반의 자기장이 되어 축방향으로 가속된 입자들을 쏘아 형성된다.
가르강튀아의 특이한 모습은 회전하는 커 블랙홀에 대한 연구 결과로 나온 이미지다. 인터스텔라 자문위원으로 참가한 이론물리학자 킵 손과 특수효과팀의 합작으로 실제와 가깝게 만들어진 블랙홀의 모습. 킵 손은 중력렌즈 현상을 블랙홀에 적용시키기 위해 일반 상대성 이론을 계산하는 일을 도와 주었다.
커 블랙홀이라는 이름에서 알 수 있듯이 해당 형태의 블랙홀이 인터스텔라를 통해 최초로 계산되고 모델링된 것은 아니다. 뉴질랜드 출신 커 박사가 강착원반이 붙어 있는 블랙홀을 계산하고 모델을 만들었으며, 특수효과팀과 킵 손은 이를 현상을 토대로 강착원반이 붙어 있는 블랙홀을 시각화하는 데 성공했고, 이를 바탕으로 천체물리학계와 컴퓨터 그래픽 산업계에서 각각 논문이 발표될 예정이라고 한다.
여기에 블랙홀 근처의 밀러 행성에 접근할 수 있도록 스윙바이 역할을 해줄 중간 규모의 블랙홀이 있어야 하는데, 영화적으로 간단히 만들기 위해 생략해 버렸다. 그마저 중성자별로 대체되어 대사 한 줄로 언급만 되고 끝난다.[7]
모든 회전하는 항성/행성은 자전축을 중심으로 전자기장이 형성되는데, 자전속도가 극단적으로 빠를수록 펄서 같은 강력한 제트 스트림이 형성된다. 웬만한 중성자 별이나 초신성의 제트 스트림에 휘말리면 태양계 정도는 다 녹을 정도로 강력하며, 하물며 가르강튀아는 은하계 중심에 있는 초대질량 블랙홀이다. 원래대로라면 강착원반도 엄청나게 넓고 수십만 광년에 달하는 엄청나게 긴 제트가 북극과 남극에서 뿜어져 나오는데, 역시 영화적으로 간단히 생략되었다. 퀘이사를 모티브로 했다면 그렇다 쳐도, 은하계 중심부에 존재하는 초대질량 블랙홀을 모티브로 하였다면 가시광선 범위 내에서 제트가 표현되지 않은 것 또한 옳다고 볼 수 있다. 사실 격렬한 블랙홀이 눈에 쉽게 띄어서 그렇지, 가르강튀아처럼 얌전한 블랙홀도 얼마든지 있을 수 있다. 당장 우리 은하에 있는 블랙홀들도 대부분 얌전한 것들이다.[8]
한 가지 재미 있는 사실은 이 중력렌즈 효과로 인해 쿠퍼는 자신의 비행선의 모습도 볼 수 있었을 것. 그것도 과거의! 쿠퍼 우주선에서 나온 빛이 블랙홀을 타고 한 바퀴 빙 돌아서 돌아오는 것이다.
밀러 행성에서 쿠퍼 일행이 고생하고 있었을 때, 인듀어런스 호에 있던 로밀리 박사는 23년간 중력 이상현상을 연구하였다. 아마 가르강튀아의 특이점에 대한 양자 데이터를 분석해 중력방정식을 완성시키려 했던 것 같다. 다만 로밀리도 블랙홀에 직접 들어가 보지 않았기에 이것만으로는 방정식이 완성되었을 것 같지는 않다. 게다가 이 시점에서는 이미 지구로의 송신이 두절되어 지구의 브랜드 박사에게 정보를 보내는 것이 불가능한 상태였다. 여기서 로밀리가 주목한 데이터는, 킵 손의 견해에 따르면 가르강튀아의 공명주파수. 탁자 위에 올려져 있던 종이 차트도 칼텍에서 연구하는 킵 손의 제자들이 작성했다.
여담이지만 도플러 효과 때문에 실제로 보이는 이미지는 좀 달라야 하지만, 영화적 효과를 위해서 이는 무시했다고 한다. 킵 손의 세미나에서도 이에 대한 언급이 나온다.[9]
출처 - 나무위키