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지난 1990년 여름 소련의 물리학자인 트로피멘코는 미니 블랙홀 들이 지구위를 포함하여 우주 어느곳에나 존재한다고 추정하였다. 그러나 미니 블랙홀이란 과연 무엇인가?

"블랙홀"은 이제 일반대중에게도 잘 인식되어가고 있는 용어이다. 블랙홀이란 마구 뭉쳐있고 무척 밀집도가 강한 물체로서 그 가까운 주위의 중력은 엄청나다. 한번 빨려들어간 모든 것들은 빠져나올 수 없는 까닭에 "구멍"이 된다. 심지어 빛까지도 탈출할 수 없어 "흑암구멍", 즉 "블랙홀"이 되는 것이다.

블랙홀은 큰 별이 폭발하여 초신성이 될때 형성된다. 그중 일부가 파멸되면 경우에 따라 블랙홀이 되는 것이다. 이러한 블랙홀은 태양보다는 질량이 약간 높기 십상이다. 주위의 모든 물질을 흡수하여 하나도 내어주지 않음으로써 특히 별들이 무수한 지역에서 탄생한 블랙홀은 그 크기가 자꾸 방대해지게 된다. 그동안 과학자들은 어떤 블랙홀도 명백하게 찾아내지는 못했지만 그들의 존재는 확신하고 있다. 과학자들은 별들이 집중된 성단(星團)의 중앙에는 우리 태양의 수천배 질량을 지닌 블랙홀들이 있으리라 예상한다. 은하수의 중심부에는 더욱 큰, 태양보다 수백만, 아니 수십억배 크기의 블랙홀들도 있을는지 모른다.

이론적으로 블랙홀은 다양한 크기로 존재할 수 있으므로 소행성, 혹은 그보다 더 작은 별보다 더 작은 질량의 매우 작은 블랙홀도 있을 수
있다. 문제는 물체란 그 질량이 적으면 적을수록 더욱 지독스럽게 압축되어야 블랙홀로서의 형성이 가능해진다는 점이다.

과학자들은 태양보다 더 작은 질량의 소위 "미니 블랙홀"을 만드는 우주의 과정을 현재 모르고 있다. 그러나 지난 1971년 영국의 물리학자인 스티븐 호킹은 모든 여건이 현재와 전혀 달랐던 때인 우주를 탄생시켰던 대폭발(빅뱅)시기엔 그러한 미니 블랙홀들이 무수히 형성되었으리라 추측했다.

호킹은 또한 블랙홀은 영구적이지 못하고 점차적으로 "증발"함을 주장했다. 그러나 정상적인 블랙홀은 너무 천천히 증발되므로 현재까지의 우주의 역사보다도 엄청나게 긴 시간이 소요되어야 사라지게 된다.

그러나 그 증발속도는 블랙홀의 질량이 작아지면서 점점 빨라진다. 미니 블랙홀은 평범한 블랙홀보다 훨씬 빨리 증발되고 그 속도가 가속화되면서 더욱 줄고 줄어 결국 남은 것은 공중의 가루로 없어지며 일종의 감마선 같은 것을 내뿜고 폭발하듯이 없어져버린다. 어쩌면 어떤 블랙홀들은 형성당시에 너무 작아 우주의 빅뱅이후 고작 1백50억년밖에 지나지 않은 지금이지만 벌써부터 폭발하듯이 사라지고 있을는지도 모른다. 이것이 사실이라면 우리는 그것을 아직 발견하지 못하고 있다는 얘기가 된다. 그러한 감마선의 생성현장이 탐지되지 못하고 있는 것이다.

그러나 블랙홀이 사라지는 폭발의 순간을 우연히 탐지할 가능성이 그리 높지는 않다. 우리가 아직까지 그러한 현상을 목격함에 성공하지 못했다고 해서(우리는 매우 짧은 기간동안 무심코 살펴왔던 것뿐이므로) 그러한 미니 블랙홀의 폭발이 존재하지 않는다고 믿어서는 안되지만 말이다.

트로피멘코씨는 미니 블랙홀이 사라져가는 폭발은 존재하며 어떤 폭발은 지구내에도 존재한다고 믿으면서 바로 그점이 지구의 지질현상을 설명하는데 이용될 수 있다고 한다.

가령, 조그마한 미니 블랙홀이 지구의 중심에 위치하고 있다고 가정해보자. 이 블랙홀은 그 질량이 지구전체의 높은 밀집도를 설명하기에 충분하며 이는 지질학자들의, 지구의 핵은 니켈과 철로 이루어져 있다는 가정을 불필요하게 만든다. 지구는 대신 온통 바위덩어리로 이루어져 있을 수도 있는 것이다.

물론 지구의 맨틀엔 "핫 스포트(뜨거운 지점)"들이 있다. 지구의 표피가 천천히 이들을 따라 움직일때 이 지점들의 위치엔 변함이 없다. 그러나 가끔씩 핫 스포트는 화산 폭발의 원인이 되고 화산들을 연이어 만들면서 핫 스포트를 통과한 화산은 사(死)화산이 되는 것이다.

하와이지역의 섬들은 바로 이러한 핫 스포트 위에서 만들어졌으며 가장 늦게 탄생한 하와이섬의 화산은 아직도 활화산으로 여겨지고 있다. 지구속에 묻힌 미니 블랙홀이 이러한 핫 스포트의 원인이 될 수 있을까? 약 60억t의 질량밖에 안되는 아주 작은 초 미니 블랙홀도 그것이 사라지며 증발할 땐 핫 스포트를 만들기에 충분한 열을 발산할 수 있으니 말이다.

트로피멘코는 달에도 평균보다 밀집도가 강한 지역들이 있다고 지적한다. 화성에도 사화산들이 있으며 목성의 위성들에도 활화산들이 있다고 한다. 어쩌면 이 모든 것들은 미니 블랙홀의 부산물인지도 모른다.

이러한 추측을 증명할 수 있는 길은 없을까? 트로피멘코씨는 미니 블랙홀이 중성미자라는 아주 작은 분자들을 만들어냈다고 한다. 우리는 태양으로부터 건너온 몇 개의 중성미자를 검출한 바 있는데 미니 블랙홀이 산출하는 중성미자의 양은 그 수천배가 될 것이다. 그렇다면 미니 블랙홀이 있으리라고 예상되는 지역, 가령 활화산 부근에서 중성미자의 생성여부를 시험해볼 수도 있을 것이다.

이는 매우 흥미로운 아이디어일뿐더러 조사해볼 가치 또한 있다. 그러나 나는 개인적으로 그 기대어린 흥을 깨며 그러한 시험의 성공가능성이 매우 미약하다라고 감히 말하고 싶다.

A Soviet physicist, A.P. Trofimenko, speculated in the summer of 1990 that miniblack holes are everywhereincluding here on Earth. But, what exactly is a miniblack hole?

The "black hole" is becoming more and more familiar to the general public. It is a piece of matter so crushed together, and so dense, that the gravitational pull in its immediate neighborhood is enormous. Anything that falls in can't get out, so it is a "hole." Even light can't escape, so it is a "black hole."

A black hole is formed when a giant star explodes as a supernova. Part of it collapses, sometimes, into a black hole. Such a black hole is usually somewhat more massive than our sun. It tends to pick up material about it, without giving any back, so it grows in size, especially if it is formed in a region rich in stars.

Scientists have not located any black holes unequivocally, but they are convinced that they exist. They suspect that there are black holes that are thousands of times as massive as our sun at the center of star clusters. There may be still larger black holes, millions and even billions of times as massive as our sun, at the center of galaxies.

In theory, black holes can come in all sorts of sizes, so that there can be very small ones with masses no larger than an asteroid or less. The trouble is that the smaller the mass of an object the more ferociously it must be squeezed together to form a black hole.

Scientists don't know of any process in the universe today that would form a "miniblack hole," one less massive than the sun, but back in 1971, British physicist Stephen Hawking suggested that they could have formed in vast numbers at the time of the bigbang creation of the universe, when conditions were radically different from what they are today.

Hawking also showed that black holes are not permanent but slowly "evaporate." An ordinary black hole evaporates so slowly, however, that it would take a period of time that is trillions of trillions of years longer than the age of the universe so far to have it disappear.

However, the evaporation rate would increase as the mass of the black hole grew smaller. A miniblack hole would evaporate much more rapidly than an ordinary one would, and it evaporate would evaporate increasingly fast, until, when it shrank to a small enough size, all of what was left would go in a puff, releasing gamma rays of a characteristic kind. Perhaps some miniblack holes were formed that were so small that they are now-a mere 15 billion years after the big bangexploding. If so, they haven't been caught at it. The characteristic production of the appropriate gamma rays has not been spotted.

However, just happening to catch one at the moment of explosion would seem to be a very chancy thing. The mere fact that we haven't succeeded(and we've only been watching for a brief time, and very casually) doesn't mean they don't exist.

Trofimenko suggests that they do exist and that some exist in the Earth and, that their existence may be used to explain some geological facts.

For instance, suppose there is a miniblack hole at the center of the Earth. It might be sufficiently massive so that it would account for the high density of the Earth as a whole without geologists having to suppose that there is a large nickeliron core at the center of the planet. The Earth might be all rock instead.

Again, there are "hot spots" in the mantle of the Earth. A hot spot will stay in the same place while the plates of Earth's crust move slowly along above them. Every once in a while, the hot spot gives rise to a volcanic eruption, creating a series of volcanoes, the older ones of which, having passed beyond the hot spot, are extinct.

The Hawaiian islands have been formed over one of these hot spots, and the volcano on the island of Hawaii itself, the most recently formed of the group, is still active. Could a miniblack hole buried in the mantle serve as the source of a hot spot? Even a tiny miniblack hole with a mass of only about 6 billion tons would produce enough heat as it evaporated to account for a hot spot.

Trofimenko also points out there are regions of higher-than-usual density on the moon ; there are extinct volcanoes on Mars ; and active volcanoes on Jupiter's satellite, Io. Perhaps all such things are the product of miniblack holes.

Is there any way of checking this suggestion? Trofimenko points out that miniblack holes ought to produce the tiny particles called neutrinos. We have learned to detect a few neutrinos that come from the sun, but a miniblack hole would produce a thousand times as much. Perhaps, then, we can test for neutrino production in places where miniblack holes might existsay on the sides of active volcanoes. It's an interesting idea, and worth investigating. But I'll be a killjoy and say I think the chances of its being valid are very small.
(c) 1990, Los Angeles Times Syndicate