우주 팽창에 따라 블랙홀도 함께 커질 수 있다는 새로운 가설

• 이론 물리학자들은 블랙홀이 정적인 상태로 머무는 것이 아니라 우주 팽창과 함께 크기가 커질 수 있다는 새로운 연구 결과를 발표함.
• 이 가설은 제임스 웹 우주 망원경(JWST)이 초기 우주에서 발견한 초대질량 블랙홀의 존재와 관련된 수수께끼를 해결할 실마리가 될 수 있음.

연구 배경 및 문제점

• 기존 블랙홀 모델은 슈바르츠실트 해법을 기반으로 블랙홀을 무한히 비어 있고 정적인 공간에 놓인 고립된 객체로 간주함.
• 초기 우주에서 발견된 초대질량 블랙홀들은 가스 흡수 속도에 대한 물리적 한계인 '에딩턴 한계'를 고려할 때, 우주 탄생 후 수억 년이라는 짧은 기간 내에 형성되기에는 너무 큰 것으로 나타남.

새로운 물리적 모델

• 이론 물리학자 발레리오 파라오니와 마시밀리아노 리날디는 블랙홀의 경계인 '겉보기 지평선'이 우주와 같은 속도로 팽창하는 수학적 모델을 도출함.
• 이 모델에 따르면 블랙홀은 우주와 '공변(comoving)'하게 되며, 이는 블랙홀이 우주 팽창에 따라 자연스럽게 커질 수 있음을 의미함.

시사점 및 기대 효과

• 초대질량 블랙홀의 비정상적인 거대함이 우주 팽창이라는 자연스러운 과정에 기인했을 가능성을 제시함.
• LIGO 및 Virgo와 같은 중력파 관측소에서 발견된 '상위 질량 간극'에 있는 블랙홀들의 존재를 설명할 수 있는 이론적 토대가 됨.
• 해당 이론은 일상적인 환경에 영향을 주지는 않으나, 향후 JWST 등의 정밀 관측을 통해 검증 가능한 가설로 평가됨.