[아하! 우주] 빛도 먹는 블랙홀에도 ‘안전지대’ 있다...”유기물 생존”

영화 '인터스텔라'에는 거대 블랙홀 주변에 존재하는 행성의 이야기가 나온다. 하지만 실제로는 이런 블랙홀은 단독으로 존재하는 경우가 드물다. 거대한 질량을 가진 블랙홀이 탄생하는 장소는 은하의 중심과 같이 물질이 집중된 장소이다. 그리고 거대한 중력을 가진 블랙홀에 이끌려 주변 물질들이 흡수되면서 더욱 거대한 블랙홀로 커진다.

거대한 질량을 지닌 은하 중심 블랙홀 주변에는 이 블랙홀의 중력에 이끌린 가스와 먼지들에 의해 거대한 나선 모양의 원반이 형성된다. 그리고 블랙홀의 사상의 지평면 아래로 사라지기 전 높은 온도로 가열되어 X선과 자외선 파장에서 강력한 에너지를 내놓는다. 여기에 블랙홀로 빨려 들어가지 못한 물질은 제트의 형태로 분출된다. 블랙홀 자체는 빛마저 흡수하는 괴물 같은 천체이지만, 역설적으로 은하 중심 블랙홀은 막대한 에너지를 내놓는다.

일본 국립 천문대(NAOJ)와 나고야 대학의 천문학자들은 세계 최대의 전파 망원경 가운데 하나인 알마(ALMA)를 이용해서 지구에서 4,700만 광년 떨어진 은하 M77(NGC 1068)을 관측했다. 이들이 연구한 것은 이 은하 중심에 있는 거대 블랙홀 주변에 존재하는 핵주위 원반(circumnuclear disks·CND)의 구조였다. 연구팀이 이 지역에 어떤 물질이 존재하는지를 분석하자 전혀 예상할 수 없었던 물질들이 검출되어 과학자들을 깜짝 놀라게 했다.

이들이 검출한 것은 탄소 기반 화합물이었다. 여기에는 일산화탄소 같은 단순한 분자도 있었지만, 사이아노아세틸렌(cyanoacetylene, HC3N)이나 메탄올(methanol, CH3OH), 아세토나이트릴(acetonitrile, CH3CN)같은 유기 화합물도 존재했다. 이것이 놀라운 이유는 블랙홀 주변의 환경이 이런 복잡한 분자의 형성을 허용하지 않는 위험한 환경이기 때문이다. 앞서 언급한 것과 같이 블랙홀 주변의 강력한 X선과 자외선으로 인해 이런 분자가 형성되었다고 해도 순식간에 분해될 수밖에 없다.

연구팀은 이것이 가능한 이유로 블랙홀 주변에 일종의 안전지대가 존재하는 것 같다고 설명했다. 즉, 일부 가스와 먼지의 농도가 두꺼운 장소가 블랙홀 주변으로 존재해서 X선과 자외선을 차단하는 역할을 한다는 것이다. 그렇다고 가정할 경우 단순한 유기물질이 블랙홀 주변에서 생존할 수 있을 것이다.

사실 은하 중심 블랙홀 같은 거대 블랙홀 주변은 빛조차 빠져나올 수 없는 사상의 지평면까지 근접하지 않더라도 블랙홀로 흡수되는 물질의 흐름과 강력한 에너지 방출 때문에 극도로 위험한 장소다. 영화에서와는 달리 우주선을 타고 이 근처로 돌진하면, 가까이 가기도 전에 우주선이나 탑승자 모두 살아남기 힘들다. 하지만 등잔 밑이 어두운 것과 같이 이 무시무시한 블랙홀 주변에도 숨을 곳은 있는 셈이다.

고든 정 통신원 jjy0501@naver.com