임계 블랙홀

위키백과, 우리 모두의 백과사전.
(극대 블랙홀에서 넘어옴)
둘러보기로 가기 검색하러 가기

임계 블랙홀(臨界 black hole, 영어: extremal black hole)은 주어진 전하 및 각운동량에 대하여 최소의 질량을 가지는 블랙홀이다. 이보다 더 질량이 작을 경우, 사건 지평선이 사라지고, 블랙홀 대신 벌거숭이 특이점이 남게 된다. 이러한 벌거숭이 특이점은 보통 실재하지 않는다고 여겨진다 (우주 검열 가설).

정의[편집]

블랙홀의 질량이 , 전하가 , 각운동량이 라고 하자. 그렇다면 (커-뉴먼 계량의 경우) 임계 블랙홀은 다음을 만족한다.

여기서 중력 상수, 빛의 속력, 는 진공의 유전율이다.

성질[편집]

일반적인 라이스너-노르드스트룀 계량, 커 계량, 또는 커-뉴먼 계량은 두 개의 사건 지평선을 가진다. 임계 블랙홀의 경우, 이 두 사건 지평선이 서로 겹치게 된다.

대개, 임계 블랙홀은 초대칭적이다. 좀 더 정확히 말하면, 임계 블랙홀은 초대칭 이론에서 BPS 대상으로 나타난다. 예를 들어, 4차원 라이스너-노르드스트룀 계량은 4차원 초중력의 ½-BPS 해로 여길 수 있다.[1] 여기서 "전자기장"은 중력자 초다중항에 포함된 중력광자이다. (반면, 4차원 임계 커 계량은 초대칭적이지 않다.)

임계 블랙홀의 표면 중력은 0이고, 따라서 임계 블랙홀의 호킹 온도절대 영도다. 그러나 임계 블랙홀은 유한한 크기의 사건 지평선을 가지므로, 임계 블랙홀은 양의 베켄슈타인-호킹 엔트로피를 가진다. 초대칭 임계 블랙홀의 엔트로피는 끈 이론으로 직접 계산할 수 있다.[2]

임계 라이스너-노르드스트룀 블랙홀은 매우 많은 양의 전하를 필요로 하므로, 우주에 실재하지는 않을 것이라고 예상한다. 다만, 커 블랙홀의 경우, GRS 1915+105가 임계성에 가까운 커 블랙홀일 것이라고 추측된다.[3]

참고 문헌[편집]

  1. Ferrara, Sergio; Renata Kallosh, Andrew Strominger (1995년 11월 15일). “N=2 extremal black holes”. 《Physical Review D》 (영어) 52 (10): R5412–R5416. Bibcode:1995PhRvD..52.5412F. ISSN 1550-7998. arXiv:hep-th/9508072. doi:10.1103/PhysRevD.52.R5412. 
  2. 김원태; 남순건, 현승준 (2008년 9월). “블랙홀과 초끈 이론” (PDF). 《물리학과 첨단기술》 17 (9): 7–13. ISSN 1225-2336. 
  3. McClintock, Jeffrey E.; Rebecca Shafee, Ramesh Narayan, Ronald A. Remillard, Shane W. Davis, Li-Xin Li (2006년 11월 20일). “The Spin of the Near-Extreme Kerr Black Hole GRS 1915+105”. 《The Astrophysical Journal》 (영어) 652 (1): 518–539. Bibcode:2006ApJ...652..518M. ISSN 0004-637X. arXiv:astro-ph/0606076. doi:10.1086/508457.