올해 2020년 노벨물리학상은 블랙홀에 대한 이론과 관측에 대한 공로로 펜로즈(Roger Penrose), 겐젤(Reinhard Genzel), 게즈(Andrea Ghez)가 수상했다. 천체물리에서 블랙홀은 사건의 지평선으로 둘러싸여 빛을 외부로 내보내지 않는 천체로, 무거운 별이 붕괴할 때 만들어진다. 최근 천체물리 관련 노벨물리학상은 중력파(2017년)와 우주론(2019년)에 대한 것이었는데, 두 분야 모두 이론과 관측 사이의 상호협력이 매우 중요하다. 올해 2020년 노벨물리학상도 같은 연장선 상에서, 펜로즈의 특이점 정리를 통해 블랙홀의 형성이 이론적으로 증명되고, 수십 년이 흐른 후에 우리 은하 중심부의 초거대질량 블랙홀을 겐젤과 게즈가 관측하는, 이론과 관측이 함께한 오랜 인내의 결과물이다. 더불어, 이제 우리의 관측, 실험 능력이 중력이론에서 예측한 현상들을 검증하고, 확인할 수 있게 되었다는 것이다. 이에 힘입어 앞으로 더 많은 발견과 검증이 천체물리 분야에서 이어질 것으로 기대한다.

이번 특집에서 세 연구자의 업적과 그 이후 관련 연구의 발전과 전망에 대해서 담고 싶었다. 이론 분야에서 펜로즈가, 천문학 분야에서 겐젤, 게즈가 수상했기 때문에, 중력이론과 천문학에 대해서 각각 2편의 글을 준비했다. 순서대로, 한국과학기술정보연구원 강궁원 박사님은 펜로즈의 특이점 정리를 통해 블랙홀의 형성에 대해 설명한다. 본인은 블랙홀의 특이점을 관측할 수 있는지에 대해 펜로즈가 제안했고, 지금까지도 활발하게 연구되고 있는 우주 검열 가설을 설명하면서 블랙홀에 대한 여러 사고실험을 한다. 서울대학교 이형목 교수님은 겐젤과 게즈의 연구를 통해 우리 은하 중심에 있는 별들의 운동과 블랙홀의 존재를 설명한다. 한국천문연구원 손봉원 박사님은 최근 중요한 관측 결과인 사건지평선망원경(EHT)이 관측한 블랙홀 영상에 대해 이야기한다. 전체적으로 일반 독자를 위해 풀어서 내용을 기술했다.

갑작스럽게 연락드려 원고 작성을 부탁드렸는데도 흔쾌히 수락해주신 2020년 노벨물리학상 특집 저자분들께 다시 한번 진심으로 감사드립니다.

[책임편집위원 동국대학교 물리반도체과학부 물리학전공 교수 곽보근 (rasenis@dgu.ac.kr)]