4.7 에너지는 어떻게 밖으로 나가는가: 기공, 축방향 관통, 가장자리 띠형 준임계화

목차 ／ 제4장: 블랙홀

에너지는 절대 금지 구역을 뚫고 나가지 않습니다. 바깥쪽으로 향하는 임계 띠가 국소적으로 움직이기 때문에 밖으로 나갑니다. 작은 구역에서 바깥으로 나가기 위한 최소 속도가 그곳의 전파 상한보다 낮아지는 순간, 외측 임계 경계는 그 지점에서 잠시 물러납니다. 외향 수송은 언제나 국소 속도 상한을 지키며 이를 넘어설 수 없습니다.

I. 임계 띠가 ‘기공’을 만들고 ‘홈’을 여는 이유: 동적 임계성과 실제 거칠기가 빚는 귀결

시야 가까이의 영역은 매끈한 수학적 면이 아니라, 유한 두께의 장력 스킨입니다. 이 스킨은 세 가지 과정으로 계속 다시 쓰입니다.

• **에너지 바다 (Energy Sea)**와 **에너지 실 (Energy Threads)**을 뽑아내고 되돌려 넣는 과정이 국소 재료 배열을 바꾸어 전파 상한을 올리거나 내립니다.
• 전단, 재결합, 캐스케이드가 바깥으로 가장 매끄러운 경로를 재배열하여 최소 요구치를 낮추거나 높입니다.
• 코어에서 오는 펄스와 외부 교란이 천이대에 에너지와 운동량을 주입하여 일부 미소 구역을 더 ‘양보하기 쉬운’ 상태로 만듭니다.

그 결과 외측 임계 경계에는 시공간적으로 미세한 잔물이 생깁니다. ‘허용’이 약간 오르고 ‘요구’가 약간 내려가 두 곡선이 잠시 교차하면 기공이 점등됩니다. 이런 기공이 한 방향을 따라 반복적으로 생겨 서로 연결되면, 관통 통로가 만들어지거나 가장자리를 따라 임계가 낮아진 띠형 영역이 형성됩니다.

II. 세 가지 탈출 경로의 작동 방식

1. 순간 기공: 국소적·단수명·부드럽지만 안정적인 ‘느린 누출’

발생

• 폐구: 새어 나온 가는 유량이 국소 장력을 낮추거나 전단 관계를 바꾸면, 기하가 복원되면서 곡선이 다시 벌어지고 기공은 자연히 닫힙니다.
• 개구: 두 곡선의 단시간 교차로 해당 미소 구역에서 외측 임계가 물러납니다.
• 트리거: 코어의 응력 펄스 또는 입사 파 패킷이 천이대에서 흡수되어 국소 **장력 (Tension)**이 소폭 상승하고 기하가 미세 조정됩니다. 허용 곡선은 약간 올라가고 요구 곡선은 약간 내려갑니다.

성질

• 피드백: 외향 누출이 트리거 조건을 스스로 약화시켜 자기 제한적으로 동작합니다.
• 유동형: 부드럽고 ‘두꺼운’ 성분이 우세합니다. 세기는 크지 않지만 안정적이며, 자려진동을 일으키기 어렵습니다.
• 규모·수명: 개구가 작고 수명이 짧습니다. 마이크로 스케일부터 준-링 스케일까지 ‘창’이 나타날 수 있습니다.

빈발 환경

• 코어의 바닥 잡음은 높지만 지속적 방향 편향이 없는 기하.
• 천이대가 두껍고 순응성이 큰 대상, 또는 외부 교란이 잦지만 진폭이 작은 시기.

관측 서명

• 멀티메신저: 뉴트리노나 초고에너지 우주선과의 상관은 기대하지 않습니다.
• 스펙트럼·동역학: 부드럽고 두꺼운 성분이 증가합니다. 적외선·서브밀리미터와 연성 X선이 두드러지며, 새 제트 결절의 방출이나 뚜렷한 가속 신호는 부족합니다.
• 시간: 대역 간 분산 보정 후 작은 공통 계단이 나타나고, 약하고 느린 메아리 포락이 뒤따릅니다. ‘베이스가 올라간’ 인상입니다.
• 편광: 점등된 구역에서 편광 분율이 조금 낮아지며, 위치각은 매끈하게 비틀림을 이어가고 급반전은 드뭅니다.
• 영상면: 주 링이 국소 또는 전반적으로 은은히 밝아지고, 해당 방위에서 링 두께가 약간 증가합니다. 희미한 내부 서브링이 일시적으로 또렷해질 수 있습니다.

연관 현상

• 양자 터널링: 블랙홀 기공과 양자 터널링은 같은 논리를 따릅니다(6.6절 참조).

2. 축방향 관통: 자전축을 따라 진행하는 단단하고 직진적인 수송

발생

• 도파 효과: 채널이 축방향 섭동을 안내하고 횡산란을 억제하여, 사실상 축방향 허용을 올리고 요구를 더 낮춥니다.
• 연결: 축을 따라 인접 기공이 반복 점등되면 서로 쉽게 연계되어, 낮은 임피던스의 가늘고 연속적인 채널이 형성됩니다.
• 사전 편향: 자전이 코어 근처의 장력과 전단을 축방향 텍스처로 정렬시키므로, 축 방향의 ‘요구’가 늘 다른 방향보다 낮습니다.

성질

• 병목: 가장 좁은 ‘목’이 유량 상한을 정하므로, 이 구간이 막히면 총 출력이 제한됩니다.
• 임계: 형성된 뒤에는 자기 유지적이며, 공급이 약해지거나 강한 전단에 의해 찢기지 않는 한 쉽게 사라지지 않습니다.
• 유동형: 단단한 성분의 비율이 높고, 강한 콜리메이션을 가진 직선 수송입니다. 하중을 지속적으로 견딥니다.

빈발 환경

• 공급 방향이 축과 잘 맞을수록 더 오래 지속됩니다.
• 자전이 두드러지고 코어 근접의 축 정렬이 장기간 안정적인 계.

관측 서명

• 멀티메신저: 고에너지 뉴트리노와의 사례별 통계적 연계가 제시되며, 제트 말단과 핫스폿이 초고에너지 우주선 가속 장소로 거론됩니다.
• 스펙트럼·동역학: 라디오에서 감마선까지의 비열적 거듭제곱 스펙트럼(고에너지 단이 두드러짐). 결절 이동, 코어 시프트, 가속·감속 구간이 관측됩니다.
• 시간: 분~일 스케일의 빠르고 ‘단단한’ 플레어, 대역 간 거의 동시(고에너지가 약간 선행), 작은 준주기 계단이 결절과 함께 외측으로 전달됩니다.
• 편광: 편광도가 높고, 위치각이 제트를 따라 구간적으로 안정적입니다. 횡방향 파라데이 회전 구배가 흔하며, 코어 근처 편광은 링의 밝은 부채꼴과 위상이 맞습니다.
• 영상면: 곧고 콜리메이트된 제트, 밝아진 코어 주변, 바깥으로 이동하는 결절(겉보기 초광속이 나타날 수 있음), 반대편 제트는 약하거나 보이지 않습니다.

3. 가장자리 띠형 준임계화: 접선·사선 방향으로 퍼지는 분산과 광범위한 재처리

발생

• 에너지 재분배: 에너지가 띠를 따라 옆으로 이동한 뒤 바깥으로 빠져나가며, 다중 산란과 열화로 넓은 면적에서 재처리가 촉진됩니다.
• 띠 연결: 인접 띠가 횡인 끌림으로 정렬되면, 접선 혹은 사선 방향으로 이어지는 띠형 회랑이 생깁니다.
• 전단 정렬: 천이대가 산재한 기복을 띠로 잡아당겨, 그 사이에 더 낮은 임피던스의 ‘바둑판’ 구조를 만듭니다.

성질

• 가소성: 외부 교란에 더 민감하여, 오래 남는 기하학적 편향이 ‘기록’되기 쉽습니다.
• 리듬: 경로가 길고 산란이 많아 상승은 느리고 여운은 깁니다.
• 유동형: 중간 속도, 두꺼운 스펙트럼, 넓은 피복. 재처리와 원반 바람형 유동이 우세합니다.

빈발 환경

• 강한 사건 이후 띠가 늘어나거나 공간 코히어런스가 강화될 때.
• 천이대가 두껍고 전단 정렬 길이가 큰 대상.

관측 서명

• 멀티메신저: 주로 전자기적 증거가 나타나며, 은하 스케일에서는 가열·비움 처리된 가스가 피드백의 흔적으로 남습니다.
• 스펙트럼·동역학: 재처리와 반사가 강화되며, X선 반사와 철선이 두드러집니다. 원반 바람의 블루 흡수와 초고속 아웃플로가 뚜렷해지고, 따뜻한 가스와 뜨거운 먼지에서 오는 적외선·서브밀리미터 성분이 증가해 스펙트럼이 두터워집니다.
• 시간: 시간~수개월에 걸친 느린 상승과 완만한 하강, 대역 간 색 의존 지연, 강한 사건 후에는 띠 활동이 오래 지속됩니다.
• 편광: 중간 수준의 편광도, 띠 내부에서 구간별로 바뀌는 위치각, 밝은 가장자리와 나란한 반전, 다중 산란에 의한 탈편광.
• 영상면: 링 가장자리의 띠형 증광, 원반 평면에서의 광각 아웃플로와 안개 같은 확장—가느다랗기보다 ‘둔탁·두꺼운’ 인상—, 코어 근처의 확산광 또는 헤일로.

III. 누가 점화하고 누가 공급하는가: 트리거와 하중

1. 내부 트리거
   • 전단 펄스: 코어의 대규모 요동이 응력 펄스를 천이대로 밀어 올려 허용을 잠시 높입니다.
   • 재결합 눈사태: 미시적 재결합 사슬이 기하를 매끈하게 만들어 요구를 낮춥니다.
   • 불안정 입자 해체: 짧은 수명의 얽힘이 광대역 파 패킷을 흩뿌려 바닥 잡음을 유지하고 점화 확률을 올립니다.
2. 외부 트리거
   • 입사 파 패킷: 고에너지 광자, 우주선, 외부 플라즈마가 천이대에서 흡수·산란되어 국소 장력을 당기거나 경로를 ‘연마’합니다.
   • 유입 덩어리: 불규칙 덩어리가 충돌하여 전단과 곡률을 일시 재배열하고 더 넓은 양보 창을 엽니다.
3. 하중 배분
   • 코어 공급은 연속적 베이스 플로와 간헐적 펄스를 제공합니다.
   • 외부 공급은 돌발 증강과 기하 ‘폴리싱’을 보탭니다.
   • 두 효과의 중첩이 어느 경로가 지금 점등될지와 감당 가능한 유량을 결정합니다.

IV. 배분 원칙과 동적 전환

1. 배분 원칙: 그때그때 ‘저항’이 가장 작은 경로가 가장 큰 몫을 가져갑니다. 여기서 저항은 **경로 (Path)**를 따라 (요구 − 허용)을 적분한 선적분 합으로 봅니다.
2. 음의 피드백과 포화: 유량이 통과하면 국소 장력과 기하가 변하고, 따라서 저항도 바뀝니다. 기공은 흐를수록 스스로 닫히고, 관통 채널은 목 구간 한계까지 ‘살이 붙으며’, 띠 회랑은 가열·비후되어 느려집니다.
3. 전형적 스위칭
   • 기공 군집 → 관통: 한 방향에 자주 동소하는 기공이 전단으로 더 가까워지다가 연결·합류해 안정 채널이 됩니다.
   • 관통 → 띠: 축 목이 찢기거나 공급이 바뀌면 유량이 접선·사선 쪽으로 돌아서 광역 재처리로 나타납니다.
   • 띠 → 기공 군집: 띠가 섬처럼 분절되면 기하 연속성이 떨어지고, 유량은 다시 점상 느린 누출로 배분됩니다.
4. 기억과 문턱값
   • 기억 시간이 긴 계는 히스테리시스를 보이며 단계적 ‘편애’가 생깁니다.
   • 문턱은 공급·전단·자전에 좌우됩니다. 환경이 서서히 변하면 배분은 완만히 이동하고, 급변하면 빠르게 뒤집힙니다.

V. 경계와 자기 일관성

• 모든 외향 유량은 임계 띠의 이동에서 비롯되며, 절대 금지를 넘는 행위가 아닙니다. 국소 **밀도 (Density)**와 장력 (Tension), 그리고 **장력 구배 (Tension Gradient)**가 속도 상한을 정하며, 어느 경로도 이를 넘지 않습니다.
• 세 경로는 서로 다른 ‘장치’가 아니라, 같은 스킨이 방향과 하중에 따라 보이는 작동 모드입니다.

VI. 원페이지 빠른 대조표: 관측상을 메커니즘에 매칭하기

• 링에서 작은 동시 창 증광, 약간 낮아진 편광, 소프트 성분 상승, 제트 결절 부재 → 순간 기공.
• 콜리메이트된 제트, 단단하고 빠른 변광, 높은 편광, 이동 결절, 경우에 따라 뉴트리노 → 축방향 관통.
• 링 가장자리의 띠형 증광, 광각 아웃플로, 느린 시간척도, 강한 반사와 블루 흡수, 두터운 적외선 → 가장자리 띠형 준임계화.

VII. 요약하면

외측 임계 경계는 ‘숨’을 쉬고, 천이대는 시스템을 ‘조율’합니다. 뽑아냄과 되돌려 넣음이 유효 물질을 바꾸고, 전단과 재결합이 기하를 다시 쓰며, 내부·외부 사건이 점화를 제공합니다. 외향 수송은 점상 기공, 축방향 관통, 가장자리 띠형 준임계화라는 세 경로로 정돈됩니다. 어느 경로가 더 밝고 오래가며 안정적인지는, 그때 저항이 가장 작은 **경로 (Path)**인가와 통과하는 유량이 그 경로를 얼마나 되가공하는가에 달려 있습니다. 이는 전적으로 국소적이며 속도 상한을 따르는 게이팅 메커니즘으로, 시야 근접 영역이 실제로 ‘일하는’ 방식입니다.