마침 한두시간전에 나우뉴스에서 블랙홀 관련 기사를 봤었는데 때맞춰서 블랙홀 관련 영상을 올려주셨네요.

블랙홀은 얼마나 커질 수 있나? - 태양질량 500억 배가 한계
http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20151222601013

s5 0014+81이 지금까지 발견된 블랙홀중 가장 질량이 많이 나가고 태양의 400억배라고 하니 한계점에
거의 근접한 녀석이군요.

개인적으로 호킹복사와 관련해서 궁금한점은 특별히 사건의 지평선 안쪽의 환경이 입자와 반입자 중 어느한쪽에 우호적이 아니라면 입자나 반입자가 사건의 지평선 안으로 넘어가는 비율이 같을텐데 결국은 쌤쌤이 되어서 블랙홀안의 질량이 감소하기 이전에 안쪽의 입자-반입자 지들끼리 먼저 에너지로 전환되는게 아닐까라는거죠.

초거대 블랙홀 s5 0014+81의 지름이 2367억 km (태양과 명왕성 간의 거리의 47배)라니...
상상이 될까 말까 합니다. ㅎㅎ

호킹복사에 대한 다잇글힘님의 의문점을 읽고 저도 좀 생각해봤는데요.
호라이즌 바깥에서 +a, -a 입자가 쌍생성되었을 때 총 경우의 수는
1. +a, -a 모두 블랙홀로 떨어짐 (o)
2. +a, -a 모두 블랙홀에서 탈출하여 쌍소멸 (o)
3. -a는 블랙홀로 떨어지고, +a는 블랙홀에서 탈출 (o)
4. +a는 블랙홀로 떨어지고, -a는 블랙홀에서 탈출 (x)

호킹복사에서는 3번의 과정은 일어나지만 4번의 과정은 일어나지 않는다고 보잖아요.
또한 -a 가상입자가 통상적으로는 실입자로 변환하지 못하지만 이벤트 호라이즌 안쪽에서는
강한 중력장의 영향으로 음의 에너지 상태가 존재할 수 있고, -a 가상입자가 단독으로
음의 에너지를 가진 -E 실입자로 변할 수 있다고 주장합니다.
따라서 블랙홀이 에너지를 잃는 과정이 존재한다는 설명인데...

3번의 입자쌍은 불확정성의 원리에 따라 매우 짧은 시간, 짧은 거리로 존재 가능한데
블랙홀의 힘에 의해서 경로가 나뉜다 하더라도 그 구역이 호라이즌 경계로 한정되고
더구나 법선방향의 속도가 빛의 속도 c에 이르러야만 탈출할 수 있는 영역이죠.
양의 에너지, 질량을 가진 입자가 c에 근접한 속도를 갖추어야 하는 경우 운동량이나 에너지에
있어서 큰 불확정성을 가지게 됩니다. 그리고 만약 호킹의 추측과 달리, 호라이즌 밖에서 발생한
-a 가상입자가 -E 실입자로 변환하는 과정이 있다고 한다면? 즉, 4번의 과정이 가능하다고 한다면
모든 쌍생 입자쌍의 발생과 소멸이 무작위적이 되므로 순효과는 0이 된다고 볼 수 있겠죠.
호킹복사는 존재하지 않을 수도 있다는 가설이 됩니다.
실제로 지난 40년 동안 호킹복사가 관측된 사례는 없으며, 2010년에 그런 현상이 아닐까 추측한
단 하나의 사례가 있었지만 아직은 실험으로 증명되지 못했습니다.

쌍생성 입자들의 발생과 소멸, 에너지 전환의 순효과가 0이 되어서
호킹복사가 존재하지 않는다는 가설이 맞다면, 호킹복사로 설명되는 블랙홀의 증발은 없다는
것이 되고... 그러면 다잇글힘님의 궁금점도 어느 정도 풀리는 것이 아닐까 합니다.

다만 호킹복사 가설 외에 블랙홀의 증발이 일어날 수 있는 또 다른 가설을 세워보아야 하겠죠.
우주 초기에 은하나 은하단이 형성되는 과정에서 주변의 음의 에너지를 흡수하고 살아남았다면,
그때 쌍생성된 음의 에너지, 음의 질량은 현재의 은하 구조 바깥에 존재할 것입니다.
만일 초거대 블랙홀이 한 은하나 은하단 전부를 흡수하게 되면... 그 후에는 은하 구조 바깥에 있던
음의 질량도 흡수하게 될 것이고, 그러한 과정에 의해서 블랙홀의 증발이 발생할 수 있지 않을까
합니다.

(제가 가진 지식이 얕아서 말도 안되는 횡설수설을 늘어놓았는데.. 너그러이 봐주세요 ;;)

34번은 차이가 없습니다. 어떠한 입자와 그것의 반입자는 단지 전하와 스핀의 부호만 다를뿐이지 절대값은 서로 같고 질량은 아예 같습니다. 그래서 입자나 반입자 중 어떤것을 선호하지 않습니다. 블랙홀이 블랙홀인 이유는 그것이 너무나도 강력한 중력장을 주변에 쳐놓고 있기 때문인데 동일한 질량을 가졌다면 같은 중력장에 동일하게 반응합니다.

대충 찾아봤는데 사실 입자냐 반입자냐가 문제가 아니라 쌍생성 과정이 제로에너지에서 생기기 때문에 입자와 반입자중 하나는 양의 에너지를 가지고 음의 에너지를 가진다는 것입니다. 입자가 양일수도 음일수도 반입자가 양일수도 음일수도 있습니다. 캐시미르 효과와 관련해서 대충은 알고는 있었는데 양과 음의 에너지와 연관해서 좀더 깊게 들어가지는 못했었네요.

보통 호킹복사에서 설명하는 전자-양전자 쌍생성은 Vacuum Polarization 이라고 불리우는데 블랙홀과 같은 특수한 중력장 환경이 아니더라도 주변에 전자기장이 존재하면 발생합니다. 사실 외부 Field(장)이 뭐냐에 따라 다른 입자-반입자들이 생성될 수 있습니다. 그것이 페르미온과 같은 물질입자일수도 있고 보존과 같은 매개입자일수도 있습니다 - 매개 입자인 경우 그 자체가 반입자입니다.  - 즉 사건의 지평선 언저리에서 전자-양전자 말고 광자-광자도 생성됩니다.

사건의 지평선 너머에서는 왜 음의 에너지가 살아남을 수 있는지에 대해서는 개인적으로 아직까진 완전한 이해를 가지지는 못하고 있네요. 좀더 생각을 해봐야겠습니다.

깊이있고 친절한 설명에 늘 감사합니다.
지평선 안쪽에서 강력한 중력장으로 음의 에너지 상태가 존재할 수 있다는 것은...
블랙홀 자신의 수명이 줄어들고 결국 증발하는 방향으로 그런 작용이 일어난다는 건데
우주 섭리의 한 부분이라고 생각은 하지만, 실제로 그런 과정이 어떻게 존재하는지는 의문입니다.