우리 은하의 중심부 블랙홀 첫 관측, 실제 이미지 포착, 동영상 공개

태양계가 속해 있는 우리 은하의 중심부에 자리 잡은 초대질량 블랙홀의 실제 이미지가 사상 최초로 공개됐다. 2019년 다른 은하의 중심부에 있는 초대질량 블랙홀 ‘M87*’의 모습이 인류에 공개된 데 이어 두 번째로 블랙홀의 모습이 공개된 것인데, 이 두 개의 블랙홀은 놀랄 만큼 닮아 있다.

 

우리 은하의 중심부 블랙홀 첫 관측

 

두 개의 블랙홀은 도너츠 모양의 빛의 고리 안에 블랙홀이 들어앉은 모습을 보이고 있는데, 이는 블랙홀의 형태를 예측한 아인슈타인의 일반상대성이론이 정확하다는 것을 입증해 주는 자료이다.

M87* 블랙홀 이미지 (출처 : Radbout 대학 연구팀)

 

2019년 공개된 M87* 블랙홀과 우리 은하의 블랙홀 Sgr A* ((출처 : European Southern Observatory 유튜브 채널)

 

전파망원경을 연결해 블랙홀을 관측해온 국제 프로젝트 ‘사건지평선망원경’(EHT ; Event Horizon Telescope) 과학자들은 12일 밤 10시 워싱턴을 비롯한 6곳에서 동시에 기자회견을 열고 우리 은하 중앙에서 포착한 블랙홀 이미지를 공개했다. 이번 발표는 2019년 4월 과학사상 처음으로 지구에서 약 5500만 광년 떨어진 M87* 은하의 초대질량 블랙홀 실제 이미지를 포착해 공개한 이후 3년 만에 내놓는 성과다. 

 

우리은하 중심에 위치한 Sgr A*(궁수자리 A) 블랙홀은

• 지구로부터 약 2만 7000 광년 떨어져 있으며,
• 질량이 태양보다 약 400만~450만 배 클 것으로 예측되고,
• 태양계로부터의 거리가 M87* 블랙홀과 비교하여 2000분의 1 정도로 가까워

블랙홀 연구에 많은 도움을 줄 것으로 기대를 받고 있다. 

 

그러나 M87*에 비해

• 1500배 이상 질량이 작고
• 두꺼운 가스와 먼지 구름에 가려져 있어

실제 이미지를 잡아내는 것이 더 어렵다고 한다.

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우리은하 상상도(중심이 블랙홀)와 태양계의 위치(은하 상단)

 

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블랙홀은

질량이 극도로 압축돼 아주 작은 공간에 밀집한 천체를 말한다. 우주에서 가장 빠른 존재인 빛조차 빠져나가지 못할 정도로 중력이 강하고, 인간이 관측한 것은 주변 빛이 중력에 휘어 둥글게 만들어진 속에 내부 빛이 빠져나오지 못해 형성된 공간인 블랙홀의 ‘그림자’를 본 것이다.

 

EHT 연구진이 블랙홀을 관찰한 방법

• EHT 에는 한국천문연구원 등 한국 연구진을 비롯해 세계 80개 기관 300명이 넘는 연구진이 참여하고 있다.
• EHT는 스페인과 미국, 남극, 칠레, 그린란드 등 전 세계 11개 전파망원경을 연결해 지구 크기의 가상 망원경을 구현했다.
• 전파망원경이 동시에 천체를 관측하면 하나의 거대한 망원경으로 본 것처럼 해상도가 높아지는데, 이러한 방법으로 블랙홀의 '사건의 지평선'을 관측해 낸 것이다.

 

Sgr A* 이미지

EHT를 구성하는 각각의 전파망원경이 동시에 같은 블랙홀을 관측해 보내온 자료를 분석하고 여러 번의 보정, 영상화 작업 등을 통해 EHT 연구진은 2019년 지구에서 5천500만 광년 떨어져 있는 은하 M87*의 중심부에 있는 블랙홀의 그림자와 이번 Sgr A* 블랙홀의 그림자를 관측하는 데 성공한 것이다.

우리 은하 Sgr A* 블랙홀 영상 (출처 : European Southern Observatory 유튜브 채널)

과학계에서는 이번 발견이 우리 은하 생성의 비밀을 풀 열쇠가 될 것으로 기대하고 있다.

• 빠르게 변하는 블랙홀 그림자를 포착한 만큼 블랙홀로 물질이 빨려 들어가는 과정도 직접 관측할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
• M87*과 Sgr A* 블랙홀을 비교하면 블랙홀에서 물질이 방출되는 '블랙홀 제트' 같은 현상의 물리적 기원을 이해할 수도 있다는 기대도 나온다.