지금 내가 사는 동네의 초등학교 운동장에 아주 조그만 블랙홀이 나타났다고 하자. 물론 진짜로 쪼그만 녀석이라면 호킹 복사로 바로 사라지겠지만, 6 * 10^14 킬로그램, 즉 지구 질량의 10^-10배 정도의 블랙홀이라면 진공중에서 붕괴하는 데 걸리는 시간은 우주의 나이보다 기니까 지구처럼 먹을 게 많은 곳에서 복사는 무시해도 좋다. 슈바르츠쉴트 반경은 10^-12 미터로 원자보다 작다.

블랙홀은 근처에 있는 모래알들(과 체육시간이라 운동장에 나와 있던 몇몇 초등학생)을 마구마구 집어삼키기 시작하지만, 겨우 그것 조금 먹는다고 해봤자 자체 질량인 6 * 10^14 킬로그램에 비하면 간에 기별도 가지 않는다. 뉴턴의 공식에 따라 60미터만 떨어져도 중력은 지구의 중력과 같은 수준으로 떨어지며, 따라서 수십미터 거리에 있는 학교의 건물들은 부실공사가 아닌 이상 무너져서 블랙홀로 끌려가지 않는다.
여기까지는 블랙홀이 나타난 뒤 1초 내에 일어난 일들이다. 1초가 지나면 블랙홀은 이미 지하 4.9미터에 위치한다. 블랙홀은 자신보다 10^10배나 무거운 지구의 중력으로 인해 자유낙하하는 것이다. 엄청난 밀도의 블랙홀에게 지구의 지각(crust)은 진공이나 마찬가지고, 사실상 아무 저항 없이 지구의 중심을 향해 계속 낙하한다. 계속 내려가면 지구의 전체가 중심 방향으로의 중력을 가하는 게 아니니까 가속도가 점점 줄어들긴 하겠지만.

내려가는 도중에도, 최소한 자신으로부터 10미터 이내에 있는 물질은 전부 흡수한다. 지구 중력의 36배가 가해지기 때문이다. 따라서 6000 킬로미터를 내려가는 도중에 흡수하는 질량은 대략 6000km * (10m)^2 * 10kg/cm^3 = 6 * 10^15kg. 따라서 지구의 중심에 도착할 무렵 블랙홀은 원래 질량의 10배 정도로 무거워진다. 게다가 내려갈 때의 속도로 인해 지구의 중심을 지나쳐 반대쪽으로 달려갈 것이다. 그러나 그다지 멀리 갈 수는 없는 게, 블랙홀에 흡수된 10배의 질량은 평균적으로 볼때 블랙홀의 운동량에 거의 공헌하지 않기 때문이다. (만약 영향을 미친다면 블랙홀이 진행하는 반대 방향쪽으로 힘을 가할 것이다.) 결국 블랙홀은 얼마 진행하지 못하고 몇차례 조금씩 왔다갔다한 뒤 중심에 멈추게 된다. 이때의 질량은 대략적으로 또다시 10배 무거워진 6 * 10^16kg 정도로 추측할 수 있으며, 이제 블랙홀은 100미터 떨어진 곳에도 지구 중력의 36배를 가해 모든 물질을 흡수할 수 있다.

이렇게 해서 지구 중심에 정지한 블랙홀에게는 어떤 운명이 일어날까? 재미있게도, 이 시점부터는 지구과학적 연구 결과들이 상당한 영향을 미칠 것 같다. 지구의 맨틀과 외핵은 액체지만, 가장 내부에 있는 내핵은 고체로 이루어져 있다. 만약 내핵이 액체라면 블랙홀이 근처 100미터의 질량을 전부 흡수하고 나면 또다시 그 공간을 메울 액체가 밀려올테니 블랙홀은 이론상 한없이 성장할 수 있다. 그러나 블랙홀에게는 불행히도 내핵은 튼튼한 고체로 이루어져 있고, 근처 100미터의 물질은 흡수할 수 있다 해도 그보다 먼 곳은 무너지지 않고 굳건하게 버틸 것이다. 따라서 불쌍한 블랙홀은 지구 중심의 100미터짜리 독방에서 홀로 외로운 여생을 보내리라는 게 내 추측이다.

위 내용은 몇일 전에 동생의 질문을 받고 열심히 망상의 나래를 펼쳐 본 결과인데, 진짜로 저렇게 진행될 지 확실히는 잘 모르겠다. 다르게 진행될 거라고 생각하거나 혹은 내가 잘못 사용한 자료가 있다면 지적 바란다.