우주를 가로지르는 지름길, 웜홀

블랙홀은 일반인들도 쉽지는 않겠지만 어느 정도 수긍이 되는 이론이 되었다고 생각한다. 하지만 웜홀은 그렇지 않다. 아직까지 상상 속에 존재하다고 볼 수 있겠다. 

 

웜홀

 

웜홀을 제시한 아인슈타인

웜홀의 개념이 세상에 처음 나왔을 때의 상황을 이 기사에서 확인해 볼 수 있다. 

웜홀은 우주 시공간에서 멀리 떨어진 두 지역을 잇는 다리 역할을 한다는 것으로, 중력을 시공간의 곡률로 제시한 
알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론과도 부합한다. 아인슈타인이 1935년 이스라엘계 미국 물리학자 네이선 로젠과 함께 시공간 구조를 관통하는 터널로 처음 제시해 '아인슈타인-로젠 다리 (교량)'로 알려졌다가 1950년대에 블랙홀 물리학자 존 휠러가 제시한 '웜홀'이라는 단어로 정착했다.

연합뉴스 2022.12.05

 

웜홀은 이론상 우주 시공간의 서로 다른 지점을 연결하는 다리이다. 이 때문에 우주를 가로지르는 지름길이라고 불리는 것이다. 한편 러시아 과학자들은 어떤 블랙홀은 웜홀일 수 있다고 주장한다. 이때 구별할 수 있는 방편은 감마선으로 본다. 실제로 M. 피오트로비치와 함께 연구한 러시아 천문학자들은 <왕립학회월간지>에 발표한 논문에서 웜홀이 배우 밝은 은하의 중심에 존재할 수 있다는 주장을 했다. 이를 뒷받침할 증거는 감마선에 있다고 언급했다. 웜홀 한쪽에서 나오는 물질이 떨어지는 물질과 충돌할 경우 우리는 망원경으로 감마선을 볼 수 있을 것이라고 발표한 것이다. 

 

 

블랙홀과 웜홀을 구별할 수 있는 것은 블랙홀에서는 감마선의 방출이 적고, 웜홀에서는 거대한 구 모양에 국한되어서 방출판다는 것이다. 러시아 연구팀에서 발표한 웜홀은 은하의 중심에 가깝고 또 온도가 매우 높기 때문에 우주를 가로지를 만한 지름길은 되지 못하지만, 은하의 중심에서 멀리 떨어져 있는 웜홀이라면 이야기가 달라진다. 

 

 

우주 다리를 설명한 아인슈타인과 로젠

블랙홀과 웜홀의 연관성과 웜홀을 제시한 로젠 박사의 이론은 이 기사에서 자세히 살펴볼 수 있다. 

블랙홀과 웜홀은 아인슈타인의 방정식에서 나온 특별한 해답으로서, 시공간 구조가 중력에 의해 강하게 휘어졌을 때 발생한다. 예를 들어, 물질이 극도로 밀도가 높을 때, 시공간은 너무 구부러져서 빛조차 빠져나가지 못할 수 있다. 이것이 블랙홀이다.
일반상대성 이론이 시공간 구조를 늘이고 구부릴 수 있게 하기 때문에, 사람들은 가능한 모든 종류의 변화를 상상할 수 있다. 1935년 아인슈타인과 물리학자인 네이선 로젠(Nathan Rosen)은 어떻게 두 시공간이 종이처럼 합쳐져서 두 우주 사이에 다리를 만들 수 있는지 설명했다. 이것이 일종의 웜홀인데, 그 이후로 많은 우주 다리가 상상의 날개를 펴고 나타났다.
어떤 웜홀은 횡단할 수도 있는데, 이는 인간이 웜홀을 통해 이동할 수 있다는 것을 의미한다. 하지만 그러기 위해서는 충분히 커야 하고 웜홀을 닫으려는 중력의 힘에 굴복하지 않고 열려 있어야 한다. 이런 식으로 공간을 바깥으로 밀어내는 것은 엄청난 양의 부정적인 에너지를 필요로 한다.

사이언스타임스 2021.02.01.

 

웜홀에 대한 정체가 밝혀질 날도 머지않았다. 오랜 시간 우주를 감싸고 있는 비밀이 파헤져질 때 우리는 어떤 모습을 하고 있을까? 자못 기대가 된다.