블랙홀의 황금시대의 시작, 열역학학문, 우주의검은구멍들

황금시대의 시작

 1950년도는 블랙홀 일반상대론의 황금시대라고 일컫는다. 1958년 데이비드핀켈스타인은 '인과 관계는 오직 한 방향 가로지를 수 있는 단향성 막'이라는 사건의 지평선을 규정했다. 오펜하이머의 결과와 엄밀히 배치되는 것은 아니지만, 블랙홀 안에 낙하하는 관찰자의 관점까지 이론이 포함하게 만들기도 했다. 핀켈스타인의 해는 슈바르츠실트의 해를 확장시켜 블랙홀 안으로 낙하하는 관찰자의 미래까지 예측 가능하도록 했다고 한다. 이러한 연구결과들은 일반생대론과 블랙홀이 과학의 주류 연구대상으로 급부상시키게 만든 일반상대론 황금시대를 열게 만들었다. 이듬해 1960에는 펄서가 발견되었고, 60년대 후반에는 빠르게 회전하는 중성자별이라는 것이 밝혀져 이러한 황금시대의 흐름을 더욱 가속화시키는 결과를 낳았다. 펄서가 발견되기 전까지는 중성자별이 블랙홀과 같은 가설의 천체로 다루어졌으나, 펄서 발견 이후 중력붕괴로 인해 만들어지는 밀집천체가 존재할 가능성에 대해서 관심도가 높아지게 되었다. 이렇듯 황금시대에는 블랙홀의 해가 더욱 더 많이 발견되기도 했다. 1960년도, 로이커는 회전하는 블랙홀의 해를 구했으며, 2년 뒤 뉴먼이 회전하는 동시에 전하를 지닌 블랙홀 선대칭해를 구하였다. 향후 베르너이스라엘과 브랜든카터, 데이비드로빈슨 등의 연구를 통해 무모 정리가 성립되었다. 무모정리는 블랙홀 해는 커뉴먼계량의 세 변수, 질량 각운동량 전하에 의해 결정이 되며 그 외 털은 블랙홀에 없다는 것을 의미한다.

열역학학문

 처음 블랙홀의 괴이한 특징은 대칭을 가정한 결과에 발생되는 비정상적 요소들이며, 일반 상황에 중력 특이점이 발생하지 않을 것이라 추측한다. 이런 관점들은 옹호한 학자로 벨린스키와 칼라트니코프 등이 있다. 이들은 일반해에 중력의 특이점이 존재하지 않음을 입증하려고 시도했으나, 60년대 말 로저펜로즈에 의해 중력 특이점이 일반상대론에서역시 나타난다는 것을 입증했으며, 스티븐호킹은 펜로즈의 특이점 정리를 빅뱅에 적용하여 빅뱅에서 또한 중력 특이점이 나타난다는 것을 증명했다. 1970년대에 이르러 제임스바딘과 브랜든카터, 스티븐호킹은 그들이 진행한 연구를 통해 블랙홀의 열역학 학문을 정립시켰다. 블랙홀의 열역학은 성질이 그 질량을 에너지, 크기를 엔트로피, 표면중력은 온도로 치환하면 열역학 법칙과 매우 유사해진다는 것을 밝혔다. 74년 스티븐호킹은 양자장론에 따르면 블랙홀이 표면중력에 비례되는 온도의 흑체와도 같은 복사에너지를 내보내는 것은 예측하여 블랙홀 열역학적 설명은 완성된다.

우주의 검은 구멍들

 미국과학진흥협회 회의를 참관했던 기자 앤 어윈은 64년 기사제목을 '우주의 검은 구멍 들'이라고 붙였으며, 이는 곳 블랙홀이라는 용어가 사용된 최초 사례이다. 이후 97년 존아치볼드휠러의 강의에 블랙홀을 사용하였으며, 이후 해당 용어는 빠르게 확산되어 일반적으로 통용되기 시작했다.

우주상에 존재하는 멋진 은하들