"故 스티븐 호킹과 블랙홀 존재 증명"...노벨 물리학상, 로저 펜로즈 경 外 2명

최지현 기자 2020-10-06 19:40

英 펜로즈 경, 블랙홀 존재 가능성 첫 이론적 증명

獨 겐젤·美 게즈, 16년 노력 끝에 블랙홀 관측 성공

올해 노벨 물리학상은 블랙홀과 관련한 연구에 돌아갔다. 6일(현지시간) 스웨덴 왕립과학원 노벨상위원회는 2020년 노벨물리학상 수상자로 블랙홀의 존재를 입증하고 실제 관측에 성공한 로저 펜로즈 경과 라인하르트 겐젤, 안드레아 게즈를 선정했다.

이날 위원회는 "우주에서 가장 낭만적인 현상 중 하나인 블랙홀에 대한 발견으로 올해 노벨 물리학상을 수여한다"고 선정 이유를 밝혔다. 안드레아 게즈 교수는 노벨 물리학상에서 여성 과학자로 네 번째 상을 받았다.

왼쪽부터 로저 펜로즈 경, 라인하르트 겐젤, 안드레아 게즈. [사진=노벨상위원회]

지난 1965년 영국 옥스퍼드대의 로저 펜로즈 경은 알버트 아인슈타인이 고안한 블랙홀의 존재를 아인슈타인의 일반상대성 이론의 결과라는 것을 증명했다. 천체 물리학에 위상수학을 도입해 블랙홀의 이론적 가능성을 입증한 것이다.

이후 1960년대 후반 고(故) 스티븐 호킹 박사와 공동 논문을 내고 "아인슈타인의 일반 상대성 이론이 맞다면 우주는 반드시 하나의 특이점(Singularity)으로부터 시작했을 것"이라는 특이점 정리를 수학적으로 증명하는 데 성공했다.

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특이점이란 한 점에서 무한대의 에너지 밀도를 갖는 무한히 작은 한 점으로, 질량만 가진 블랙홀의 중심으로 발전한다. 이는 일반상대성 이론과 양자역학 이론을 결합해 현대 물리학의 근간이 되는 연구로 평가된다.

현실에서 성립할 수 없는 조형인 '펜로즈 삼각형'으로도 유명하다. 펜로즈 삼각형은 유명 영화 인셉션에서 '펜로즈의 계단'으로 차용되기도 했다.

라인하르트 겐젤 독일 막스 플랑크 물리연구소 교수와 안드레아 게즈 미국 UCLA 교수는 해당 이론을 바탕으로 지난 2008년 우리은하 중심부에서 초거대 블랙홀을 발견했다.

이들 연구팀은 지구와 약 2만7000광년 떨어진 우리은하 중심의 궁수자리A에 태양 질량의 400만배 규모의 초대형 블랙홀이 있다는 것을 증명했다. 유럽남방천문대(ESO)에서 16년간 28개의 항성들이 은하 중심을 공전하는 움직임을 관측했는데, 이를 통해 은하계 중심에 작용하는 힘인 블랙홀의 존재를 입증한 것이다.

노벨 물리학상은 물리학 분야에서 뛰어난 업적을 보인 사람에게 수여하는 노벨상이다. 수상자에게는 상금 900만 크로나, 우리돈 약 10억9000만원이 주어진다. 로저 펜로즈 교수가 절반의 상금을 라인하르트 겐젤·안드레아 게즈 교수가 나머지 절반을 갖게 된다.

매년 12월 10일 스웨덴 스톡홀름에서 열린 노벨상 시상식은 올해엔 코로나19 대유행 탓에 온라인으로 대체된다. 노벨상은 오는 7일 화학상(오후 6시45분), 문학상(8일 오후 8시), 평화상(9일 오후 6시), 경제학상(12일 오후 6시45분) 등 부문에서 수상자가 발표된다.