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은하계의 중심부는 막대한 질량이 모이는 장소이다. 따라서 이곳에서는 필연적으로 거대질량 블랙홀이 탄생하게 된다. 우리 은하의 경우 태양 질량의 400만 배에 달하는 거대한 블랙홀이 있다. 그리고 주변에서 막대한 가스와 먼지를 빨아들이고 있다.
그런데 문제는 블랙홀이 강력한 중력으로 빨아들이는 물질에 비해서 들어가는 입구가 매우 좁다는 것이다. 따라서 블랙홀의 중력에 이끌려 온 물질은 빛조차 탈출할 수 없는 사상의 지평면(Event Horizon)으로 들어가기 전에 토성의 고리처럼 블랙홀 주변에 거대한 나선 모양의 원반을 형성한다. 이렇게 형성되는 강착 원반은 관측을 통해서 그 존재가 입증되어 있다.
여기서 한 가지 놀라운 일은 강착 원반의 수직 방향으로 강력한 물질의 흐름인 제트(Jet)가 존재한다는 것이다. 그래서 블랙홀은 실제로는 검지 않다. 사실 강력한 제트를 가진 거대 블랙홀은 우주에서 가장 밝은 천체이다.
왜 제트가 발생하는지 아직 확실한 이유는 모르지만, 과학자들은 블랙홀과 그 주변에서 발생하는 강력한 자기장이 원인일 가능성이 크다고 보고 있다. 하지만 이를 직접 관측하는 일은 매우 어렵다. 블랙홀은 아주 멀리 떨어져 있기 때문이다.
전 세계의 천문학자들은 우리 은하 중심 블랙홀을 관측하기 위해 사상의 지평면 망원경(EHT: Event Horizon Telescope)를 만들었다. 사실 이는 새로운 망원경이 아니라 전 세계에 있는 여러 전파 망원경을 모아 지구만 한 거대 전파 망원경처럼 사용하는 방식이다.
하버드-스미소소니언 천체물리학 센터의 마이클 존슨(Michael Johnson)과 그 동료들은 저널 사이언스에 EHT를 이용한 관측 결과를 발표했다. 이번 관측에서 중요한 것은 자기장의 증거를 발견했다는 것이다.
은하 중심 블랙홀은 지구에서 2만5천 광년 이상 떨어져 있으므로 이 거리에서 자기장을 직접 측정할 방법은 없다. 대신 연구팀은 블랙홀 주변에서 발생하는 전자의 직선 편광(linearly polarized)을 관측해 자기장의 존재를 증명했다. 엄청나게 먼 거리를 생각하면 이는 과학적 쾌거라고 할 수 있다.
연구팀에 의하면 블랙홀 주변의 자기장은 돌돌 말린 스파게티처럼 꼬여 있는 것으로 보이지만, 제트가 생성되는 장소에서는 한 방향으로 잘 정돈된 것으로 보인다고 한다. (위의 개념도 참조) 아마도 이 틈을 비집고 고온 고압의 물질이 뿜어져 나오는 것이 제트의 생성 원인으로 추정된다. 다만 더 자세한 구조를 밝히기 위해서는 지금보다 더 많은 관측이 필요하다.
영화에서 블랙홀은 무엇이든 먹어치우는 괴물로 묘사되곤 한다. 하지만 블랙홀이 우주의 괴물인 진짜 이유는 바로 엄청난 양의 물질을 광속에 근접하는 속도로 수천 광년이나 뿜어낼 수도 있기 때문이다. 그리고 블랙홀 주변 공간은 영화에서 본 것보다 훨씬 복잡하다. 우리는 이제야 블랙홀의 참모습을 조금씩 알아가는 중이다.
고든 정 통신원 jjy0501@naver.com
