1. 개요
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아주 간략하게 설명하자면 블랙홀의 크기를 알려주는 변수인 슈바르츠실트 반지름을 구하는 공식에 현재 관측가능한 우주의 크기 추정치를 계산해 보면 관측가능한 우주의 크기가 슈바르츠실트 반지름의 크기보다 훨씬 작다는 내용이다. 다른 말로 우리 우주는 블랙홀이 되기 충분한 밀도를 가진다.[1]
이게 맞다면 우리 우주가 탄생하기 전, 어머니 우주의 은하 중심부 초대질량 블랙홀 내부에서 화이트홀이 생성되면서 빅뱅이 발생, 우리 우주의 시발점이 되었다는 시나리오가 가능해진다. 아인슈타인-카르탄 중력 이론#에 의해 웜홀이 형성되었고, 그 웜홀로 매우 막대한 붕괴된 물질들이 급격하게 방출된 것이 빅뱅인데, 웜홀은 일반 상대성 이론에 따라 안정적으로 지속해서 존재할 수 없으므로 그 짧은 시간 동안 방출된 막대하지만 유한한 물질들이 우리 우주를 형성했다는 것이다. 이 충격파 이론, Shockwave Cosmology는 우주가 왜 가속팽창을 하는지 암흑 에너지 없이 설명이 가능하다. Smoller 2003
또한 이 이론은 이 우주에 왜 인류가 존재하는지(인류 원리) 부분적으로 설명할 수 있는 장점이 있다. 만약 블랙홀이 하나의 우주라면, 마치 다중우주가 생겨나듯 그 우주 안에서 또다른 블랙홀(우주)가 생겨나고, 그 안에 또다른 우주가 생겨나는게 반복될 수 있다. 이를 위해선 우주의 물리 상수가 블랙홀을 만드기에 적절해야 하는데, 이 조건은 항성이 형성되고 붕괴하여 블랙홀이 생길때까지 충분히 오래 우주가 존재해야 할 것으로 추정된다. 특이한 점은 항성이 이렇게 오래 존재할 수 있는 우주는 생명체도 발달하기 좋은 조건이란 것이다. 자연 선택에 따라 블랙홀을 만들 수 있는 우주는 더 많은 블랙홀을 만들 수 있는 우주를 만들 것이며, 이는 생명체가 탄생할 수 있는 더 많은 우주가 생김을 의미힌다. 즉 우리 우주는 블랙홀을 더 만들기 위한 수많은 자연 선택 끝에 인류라는 지적생명체를 탄생시킬 정도로 생명체에 우호적이란 부수적 장점을 얻었다고 설명할 수 있다. Smolin 1992 Smolin 2004
2. 역사
추가적인 관측 근거가 발견되었다. 2025년 제임스 웹 우주망원경의 관측에 따르면, 은하 회전방향은 랜덤이 아니라 60% 이상이 시계 방향으로 회전하고 있으며, 심지어 높은 적색편이(z>>1)를 가진 초기 우주의 은하들일수록 비대칭성이 더욱 뚜렷하게 나타난다. 저자는 이 관측을 통해 우주가 완전히 대칭적이지 않을 수 있으며, 우주 형성 초기부터 특정한 회전축 또는 방향성이 존재했을 가능성을 제시하였다. 특히 우리 우주가 더 큰 블랙홀의 내부에 존재한다는 블랙홀 우주론은 이러한 회전 방향의 불균형과 우주의 비등방성을 설명할 수 있는 대안 우주론 중 하나로 언급된다.#위 관측에 대해 자세히 설명하자면 다음과 같다. 2020년, 지상 망원경인 SDSS와 Pan-STARRS를 사용하여 6만 4천여개의 은하를 관찰한 결과, 회전방향이 50.3:49.7 로 미세한 비대칭성이 발견되었다, 이것이 순전히 우연일 확률은 0.34% (2.7σ 수준)이다. 또한 지구 북반구와 남반구에 위치한 망원경 모두 같은 현상을 관찰함으로써 공전 및 자전에 의한 오류가 아님을 확인했다. Shamir 2020
하지만 지상 망원경 한계상 z<0.25 이하의 가까운 은하만 확인할 수 있었다. 이후 제임스웹 우주망원경의 가동으로 더 먼 거리의 은하들을 관측할 수 있게 되면서 Shamir는 동일한 알고리즘을 활용하여 263개의 은하들을 추가로 분석하였고, 158개(60%)의 은하가 시계방향으로, 105개(40%)의 은하가 반시계방향으로 회전함을 발견하였다. 이런 결과가 순전히 우연일 확률은 0.07% (3.4σ 수준)으로, 이는 이전 관측 결과를 보완하며, 회전 방향 분포가 무작위가 아닐 가능성을 뒷받침한다. Shamir 2025
우주가 회전한다는 추가적인 근거가 제시되었다. 2025년 발표된 한 논문에서는 우주가 매우 느리게 회전한다면 수학적으로 허블 텐션을 설명할 수 있다고 주장하였다. 제안된 회전 속도는 시간 폐곡선(closed timelike curve)을 유발하지 않을 만큼 작아 일반 상대성 이론과 모순되지 않으며[2] 다만 우주의 등방성 가설을 수정하거나 폐기해야 할 가능성을 시사한다. 기사 Szigeti et al. 2025
3. 블랙홀 우주론의 의문점
학계에서 증거 부족 블랙홀 우주론이 주류로 인정받지 못하는데에는 여러가지 의문점들이 남아있다.3.1. 우주 배경복사(CMB)
CMB는 우주가 매우 뜨겁고 밀도가 높은 상태에서 급격하게 팽창한 증거로, 이 우주 배경복사의 분포와 특성은 빅뱅 이론을 강하게 지지합니다. 만약 블랙홀 내부에서 우주가 생성되었다면, 물질들은 특정공간에 집중되어 있었을 것이라고 의문이 제기된다.3.1.1. 블랙홀이 형성될 때 '초기 균질 상태'로 수축했다?
초거대 블랙홀이 만들어질 때, 그 안쪽 시공간은 굉장히 균일한 고밀도 상태였을 가능성이 있다. 즉, 블랙홀 형성 초기에는 시공간 내부가 거의 균일한 밀도와 온도를 가졌을 것이며 그래서 내부 시공간에 남아있는 빛(=CMB의 시초)도 균일한 분포를 가질 수 있다고 추측할 수 있다.3.1.2. 블랙홀 내부 공간이 초기에 '빠른 팽창'(자체 인플레이션)을 겪었다?
블랙홀 안쪽 공간이 바로 급격하게 팽창하는 (즉, 내부 인플레이션) 과정을 겪었다고 가정할 수 있다. 그러면 초기의 작은 온도차(휘몰아침)가 급속히 부풀려져서, 전체적으로 거의 동일한 온도로 퍼질 수 있다.3.2. 우주 가속 팽창의 설명
블랙홀 우주론에서는 가속팽창을 암흑 에너지 없이 설명할 수 있다고 하지만, 현재 암흑 에너지는 우주 가속 팽창을 설명하는 주요 요소로 널리 받아들여지고 있다. 암흑 에너지는 우주의 약 70%를 차지하며, 이를 통해 우주의 가속 팽창을 설명할 수 있다. 또한 은하들은 거리가 멀면 멀수록 빠르게 이동하는데 블랙홀 우주론이 이 부분을 어떻게 설명할 수 있을지는 불명확합니다.3.2.1. 블랙홀의 중력장 변화이다?
블랙홀의 중력장이 확장됨에 따라, 중력적 특성상 우주 공간 내에서 중력적 반발력이 발생할 수 있다. 이는 블랙홀 내에서 새로운 에너지가 생성되면서 우주의 팽창 속도가 가속화되는 현상으로 해석할 수 있다. 이 반발력은 암흑 에너지와 유사한 효과를 발생시킬 수 있지만, 이를 중력장의 비선형적 변화로 설명할 수 있다.허블의 법칙 또한, 중력장 확장에 따른 반발력으로 인해 시공간 자체의 팽창이 이뤄지고 블랙홀 우주내의 모든 구조가 서로 멀어지는 효과를 볼 수 있다고 설명할 수 있다.
3.3. 관측 데이터와의 오차
기존의 빅뱅 우주론은 현재 관측된 허블 상수(H₀),CMB 스펙트럼(특히 다극성(l)의 파워 스펙트럼 모양),은하들의 대규모 분포(LSS, Large Scale Structure),초신성 거리 측정(SN Ia 데이터)등의 관측데이터와 거의 일치한다.그러나 블랙홀 우주론은 약 4%의 오차가 발생하기 때문에 블랙홀 우주론 보다는 빅뱅 우주론이 더 우위에 있다.3.3.1. 빅뱅 우주론도 허블상수충돌 문제가 있다
허블 상수값이 빅뱅우주론은 약 67.4 km/s/Mpc, 현대관측은 약 73 km/s/Mpc으로 둘의 차이는 통계적으로 약 5σ(시그마) 이상이며, 그러므로 빅뱅우주론도 관측데이터와 오차가 있기 때문에 블랙홀 우주론이 관측데이터와 오차가 있다고 하여 틀렸다고 할 수는 없다.3.4. 우주 생성의 메커니즘
빅뱅 우주론에서는 우주의 생성이 고온, 고밀도의 특이점에서 시작했다고 설명합니다. 블랙홀 우주론은 이와 다른 관점에서 우주가 형성되었다고 주장하지만, 그 메커니즘에 대해서는 명확한 실험적, 이론적 뒷받침이 부족합니다. 특히, 웜홀과 화이트홀 개념은 아직까지 실험적으로 증명되지 않았고, 웜홀이 실제로 존재한다고 하더라도 그것이 어떻게 우주 생성과 연결될 수 있는지에 대한 명확한 모델이 부족합니다.3.4.1. 블랙홀 내부에서의 우주 생성?
블랙홀의 특이점에서는 시공간이 왜곡되며, 이론적으로 새로운 우주가 형성될 수 있다. 우리가 현재 보고 있는 우주는 그 블랙홀 내부에서 생성된 우주로, 블랙홀의 사건의 지평선이 과거와 현재의 "경계"를 형성한다고 볼 수 있다. 화이트홀이란 개념도 이런 과정에서 새로운 우주를 배출하는 역할을 할 수 있다.3.5. 블랙홀의 내부 구조
블랙홀 내부에서 다른 우주가 생성된다는 이론은 일반 상대성 이론에 따라, 블랙홀 내부의 특이점에서는 물리 법칙이 붕괴된다고 보는 것이 주류입니다. 블랙홀의 중심에 있는 특이점에서는 시간과 공간이 무한히 왜곡되어, 그 안에서 우주가 형성된다는 개념은 상대성 이론과 모순될 수 있다. 또한, 화이트홀이라는 개념은 이론적으로 가능하지만, 실제로 발견되거나 관측된 적은 없다.3.5.1. 시공간의 왜곡?
블랙홀 내부의 특이점은 물리적 의미가 없을 수 있지만, 그 시공간의 왜곡이 충분히 강력해서 새로운 우주가 창출될 수 있는 환경을 제공한다고 볼 수 있다. 블랙홀의 중심에서 시간이 멈추거나 역전되는 특이점의 성질이 우주 생성과 관련이 있을 수 있다.3.6. 우주의 물리 상수와 생명체의 발달
블랙홀 우주론은 우주의 물리 상수가 적절하게 맞춰져야 블랙홀이 형성된다고 주장하지만, 빅뱅 우주론자들은 자연 선택의 관점에서 우주의 물리 상수가 단지 우리 생명체가 존재할 수 있도록 만들어졌다고 보지 않는다. 빅뱅 우주론에서는 우주의 물리 상수가 생명체의 탄생을 가능하게 한 여러 조건들이 우연히 형성된 결과라고 본다.3.6.1. 블랙홀 우주론의 물리상수
물리 상수가 우리가 존재할 수 있도록 조정된 것이 아니라, 각 우주에서는 중력장과 특성에 따라 생명체가 존재할 수 있는 물리적 환경이 다르게 형성될 수 있다. 우주 생성 과정에서 블랙홀의 중력장에 의해 물리 상수가 자연스럽게 설정될 수 있다3.7. 다중 우주와 우주의 끝
다중 우주론은 일부 물리학자들에 의해 제안되었지만, 그것이 실험적으로 증명되기 전까지는 여전히 이론적인 가설입니다. 반면 빅뱅 우주론은 관측 가능한 우주를 기준으로 하며, 다중 우주 개념에 대해 구체적인 증거를 제시하지 않는다. 또한, 블랙홀 우주론에서 제시된 블랙홀 내부의 우주 생성 개념은 현재의 우주론적 모델과 상충하는 부분이 많다.3.7.1. 블랙홀 우주론의 다중 우주론 해석
블랙홀 우주론은 다중 우주론을 보다 자연스러운 과정으로 설명할 수 있다. 각 블랙홀은 고유의 우주를 형성하며, 이 우주들이 서로 독립적이고 중력적으로 구속된 구조로 존재할 수 있다. 우주의 끝은 각 우주가 블랙홀의 사건의 지평선 내에서 끝나며, 블랙홀 내에서 또 다른 우주가 생성될 수 있는 가능성으로 해석할 수 있다.4. 관련 문서
[1] 슈바르츠실트 반지름 식에 따르면 블랙홀 질량이 클수록 부피는 훨씬 늘어나 밀도가 줄어든다.[2] 본 문헌에 따르면 우주배경복사가 형성될 당시 우주의 자전 속도는 약 3.54 Myr⁻¹로, 이는 백만 년에 약 3.54회 회전하는 수준이다. 이후 우주가 팽창하면서 각운동량 보존에 따라 현재는 약 0.002 Gyr⁻¹(10억 년에 0.002회 회전)까지 느려졌으며, 이러한 전 시기 동안 회전 속도는 광속을 초과하지 않았다.