프롤로그

블랙홀이란/초거대 블랙홀의 수수께끼/합체하는 블랙홀/블랙홀, 여기까지 관측

2 기묘한 천체 블랙홀의 정체

예언된 블랙홀/별 무게의 한계/column1 얼마나 압축되면 블랙홀이 될까?/쌍성 블랙홀/블랙홀은 X선을 방출한다/최초의 후보 발견/column2 블랙홀 관측의 길을 연 X선 천문 위성/질량을 구하는 법/크기를 추정하는 방법/초신성 폭발/극초신성 폭발/column3 감마선 폭발이란?/column4 별의 일생/초거대 블랙홀/퀘이사의 발견/활동 은하핵이 빛나는 까닭/거대 블랙홀의 증거 ①~②/벌지와 블랙홀/column5 블랙홀의 상대론 효과와 X선 관측/column6 초거대 블랙홀의 질량을 정밀 측정

3 우리은하에도 있다! 초거대 블랙홀

은하수의 정체/우리은하의 블랙홀/우리은하의 ‘핵’/우리은하의 중심 방향 ①~②/중심으로부터 반지름 300광년/중심으로부터 반지름 100광년 이내/중심으로부터 반지름 10광년 이내/은하 중심의 블랙홀/column7 ‘적응 광학’으로 궁수자리 A* 부근의 별을 본다/밝기가 바뀌는 궁수자리 A*/궁수자리 A*에 접근한 천체/‘검은 구멍’이 보이는 방식/‘검은 구멍’ 직접 촬영/블랙홀 직접 촬영/우리은하 중심에 있는 블랙홀의 모습/column8 블랙홀 제트의 근원을 밝힌다!

4 초거대 블랙홀을 둘러싼 수수께끼

우주 초기의 초거대 블랙홀/블랙홀의 ‘씨앗’/column9 ‘암흑 헤일로’ 안에서 1세대 항성이 태어났다/중간 질량 블랙홀/2가지 성장 방법/중력파로 본 ‘합체’/중력파 천문학의 시작/은하와의 공진화 ①~②/Topics 블랙홀 최신 연구 리포트/column10 블랙홀이 별을 만든다?

5 더 알고 싶은 블랙홀

블랙홀 주위의 이상한 현상/우주를 탐색하는 중력 렌즈/블랙홀의 종류/블랙홀의 조석력

에르고 영역/column11 블랙홀을 이용한 쓰레기 처리/고리 모양의 특이점/특이점 안/블랙홀의 증발/블랙홀 정보 역설 /원시 블랙홀/은하에 숨어 있는 미니 블랙홀/거대 블랙홀의 씨앗

원시 블랙홀을 찾아라!/블랙홀의 미래/column12 얼핏 블랙홀처럼 보이는 천체/화이트홀 ①~②/웜홀/시간 여행/미소한 웜홀/막 우주와 웜홀

1. 출간 의의

블랙홀만큼 기묘하고 사람을 사로잡는 천체는 없다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 예언된 블랙홀은 그 강한 중력으로 바닥 없는 늪처럼 무엇이라도 집어삼키며 빛조차 탈출할 수 없는 무시무시한 천체이다. 최근 블랙홀을 직접 촬영하는 데 성공한 일이 큰 화제가 되었다. 여러 관측 기술의 발전으로 가까운 미래에 블랙홀의 큰 수수께끼가 밝혀질 수도 있다. 

그중에서도 태양의 100만~10억 배라는 거대한 질량을 가진 블랙홀이 주목받고 있다. 이런 초거대 블랙홀은 대부분의 은하 중심 영역에 존재한다고 생각된다.

초거대 블랙홀 발견의 계기는 수수께끼 같은 한 천체의 발견이었다. 크기는 은하의 100만분의 1밖에 안 되는데 은하의 100배나 밝게 빛나는 천체가 밤하늘에서 발견된 것이다. 이 책에서는 먼저 블랙홀의 예언으로부터 초거대 블랙홀 발견에 이르기까지의 스토리를 살펴본다. 그 다음에 우리에게 가장 가까운 초거대 블랙홀인 우리은하 중심부에 위치한 ‘궁수자리 A*’를 아름다운 관측 영상과 함께 살펴본다. 

초거대 블랙홀은 어떻게 만들어졌을까? 이 문제는 천문학에서 큰 수수께끼이다. 초거대 블랙홀은 138억 년의 역사를 지닌 우주의 탄생으로부터 불과 7억 년 이내에 이미 있었음이 밝혀졌다. 또 은하 형성이나 진화와 깊은 관계가 있음도 밝혀졌다. 이런 초거대 블랙홀 형성의 문제도 살펴본다.

마지막으로 블랙홀 자체의 여러 가지 기묘한 성질, 그리고 블랙홀과 동시에 예언된 ‘화이트홀’과 ‘웜홀’ 같은 흥미로운 화제도 소개한다.

이 책을 통해 블랙홀의 매력을 맛볼 수 있기를 바란다.

2. 특장

● 블랙홀 예언부터 발견에 이르까지 블랙홀 연구의 역사를 소개한다

블랙홀이란 대체 무엇일까? 또 어떻게 발견할까? 왜 대부분의 은하 중심부에는 거대한 블랙홀이 있다고 생각할까? 과거에 이론 속에만 있다고 생각되었던 블랙홀은 이론과 관측 기술의 발전에 따라 차츰 그 존재가 밝혀져 왔다. 블랙홀의 예언에서부터 초거대 블랙홀 발견에 이르기까지의 스토리를 소개한다. 

● 초거대 블랙홀을 둘러싼 수수께끼를 해설한다

지구로부터 가장 가까운 초거대 블랙홀. 그것은 우리가 살아가는 우리은하의 중심부에 위치한다. 관측 기술의 발전과 함께 태양계 가 있는 은하 원반 부분의 풍경과는 전혀 다른, 중심부의 상세한 구조가 파헤쳐지고 있다. 그리고 초거대 블랙홀의 존재와 그 활동의 흔적이 밝혀져 왔다. 우리은하의 정체에 다가가 보자. 

● 블랙홀의 형성 방법과 진화를 살펴본다 

초거대 블랙홀의 형성 방법에 대해서는 아직 정설이 없다. 블랙홀의 진화는 은하의 진화와도 밀접하게 관련된다고 생각된다. 이 어려운 난제에 대해 생각한다. 

● 시간 여행, 화이트홀, 웜홀 등 블랙홀에 얽힌 흥미로운 화제를 살펴본다

블랙홀로 다가가면 어떻게 될까? 그 안은 어떻게 되어 있을까? 초거대 블랙홀의 틀에서 벗어나 블랙홀에 얽힌 여러 가지 흥미로운 화제를 소개한다. 또 블랙홀과 마찬가지로 일반 상대성 이론이 예언한 ‘화이트홀’과 ‘웜홀’도 살펴보고, 화이트홀과 웜홀을 이용한 시간 여행의 방법도 살펴본다.