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블랙홀이 내뿜는 ‘제트’ 예상보다 더 빨라

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블랙홀이 내뿜는 ‘제트’ 예상보다 더 빨라

2016.03.23 18:00
천문硏 “블랙홀 5광년 거리서 이미 광속의 80% 도달”
블랙홀이 ‘플라스마 제트’를 내뿜는 모습. - 미국항공우주국(NASA) 고다드우주비행센터 제공
블랙홀이 ‘플라스마 제트’를 내뿜는 모습. - 미국항공우주국(NASA) 고다드우주비행센터 제공

 

블랙홀은 강력한 중력 때문에 빛조차 빠져나오지 못하는 천체로 유명하다. 그런데 100년 전부터 블랙홀에서도 물질이 분출되는 ‘플라스마 제트’ 현상이 보고 됐다.

 

어떻게 이런 현상이 일어나는지에 대해서는 여전히 밝혀지지 않은 채 블랙홀의 제트 현상은 천문학계의 오랜 미스터리로 남아 있는 가운데 최근 국내 연구진이 제트 현상의 비밀을 밝혀줄 새로운 실마리를 발견했다.


손봉원 한국천문연구원 책임연구원 팀은 거대 은하인 ‘M87’의 중심에 있는 초대형 블랙홀이 내뿜는 제트 현상을 관측한 결과, 블랙홀 가까이에서 제트가 광속에 가까운 속도로 분출된다는 사실을 알아냈다고 23일 밝혔다.

 

이같은 내용은 이달 12일 일본 도쿄에서 열린 일본천문학회에서 구두 발표 논문으로 선정돼 처음 공개됐다.

 

연구팀은 지구에서 5440만 광년 떨어진 처녀자리 은하단 중심부분에 위치한 거대 전파은하 M87에 주목했다. 은하 중심에 태양보다 60억 배 무거운, 우주 최대급 초대형 블랙홀이 존재하는 것으로 알려졌기 때문이다.

 

KaVA를 이용해 M87은하 중심의 블랙홀에서 방출되는 제트를 관측한 결과. 가장 밝은 지점이 제트 분출구이고 그 왼쪽이 초대형 블랙홀의 위치다. 시간이 지남에 따라 블랙홀 바깥 방향인 오른쪽으로 제트가 멀리 뻗어나가고 있다. - 한국천문연구원 제공
KaVA를 이용해 M87은하 중심의 블랙홀에서 분출되는 제트를 관측한 결과. 가장 밝은 지점이 제트 분출구이고 그 왼쪽이 초대형 블랙홀의 위치다. 시간이 지남에 따라 블랙홀 바깥 방향인 오른쪽으로 제트가 멀리 뻗어나가고 있다. - 한국천문연구원 제공

연구팀은 정밀한 측정을 위해 한국우주전파관측망(KVN)과 우주전파관측망(VERA)을 연결한 한·일 공동 초장기선 전파 간섭계 관측망(KaVA)을 이용해 2013년 12월부터 약 6개월간 집중적으로 M87은하를 관측했다.

 

한국과 일본의 전파관측망을 연결하면 직경 2000㎞급 수준의 높은 감도와 공간 분해능을 얻을 수 있다. 단일 망원경으로는 이런 거대한 구경을 만들 수 없기 때문에 전파의 간섭 효과를 이용한 전파간섭계를 활용한 것이다.

 

그 결과 M87은하 중심의 블랙홀 제트의 속도가 기존 예측보다 훨씬 가까운 5광년 거리에서 이미 광속의 80% 수준으로 가속돼 있다는 사실을 새롭게 발견했다.

 

기존에는 블랙홀과 가까운 거리에서 제트 현상을 정밀히 관측하지 못해 비슷한 거리에서 제트의 속도가 광속의 10~30% 수준일 것으로 예상했다.

 

손 연구원은 “이번 관측 결과가 블랙홀 제트가 어떤 원리로 분출되는지 밝히는 데 중요한 단서가 될 전망”이라며 “컴퓨터 시뮬레이션과 자세히 비교해 블랙홀 분출의 형성 과정을 규명하는 데 도전할 계획”이라고 밝혔다.

 

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