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[아하! 우주] 블랙홀, 별 삼킨 뒤 내뿜는 방사선 달라…이유는?

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▲ 블랙홀, 별 삼킨 뒤 내뿜는 방사선 달라…이유는?



여러 은하 중심에는 저마다 거대질량 블랙홀이 존재한다. 이런 블랙홀은 평소 잠을 자듯 가만히 있지만, 별이 옆을 지나치게 되면 본격적인 '사냥'을 시작한다. 그런데 블랙홀의 강력한 중력에 붙잡힌 별은 가까운 곳과 먼 곳에 작용하는 중력의 크기가 달라 마치 면가락을 뽑는 것처럼 가늘고 길게 늘어난다. 그러면 블랙홀이 이를 마치 국수 먹듯 호로록 삼키는 것이다.

우주에서 가장 폭력적인 사건 중 하나로 이른바 ‘조석파괴사건’(TDE·tidal disruption event)으로 불리는 이 현상을 이론 천체물리학자들은 새롭게 조명했다.



덴마크 코펜하겐대 산하 닐스보어연구소와 미국 캘리포니아대 산타크루스캠퍼스 공동 연구진은 빠르게 성장하고 있는 블랙홀 연구 분야에 새로운 이론적 관점을 제시했다.

연구에 공동저자로 참여한 코펜하겐대의 엔리코 라미레스-루이스 교수는 “지난 10여 년 동안 우리는 TDE를 다른 은하계 현상과 구별해낼 수 있었고 새로운 이번 모델은 이런 사건(TDE)을 이해하는 기본적인 틀을 제공할 것”이라고 말했다.

대다수 은하 중심에 있는 블랙홀은 소강상태라서 별의 잔해와 같은 물질을 적극적으로 삼키지 않아 빛을 내뿜지 않는다. 블랙홀이 별을 삼키는 조석파괴사건은 일반적인 은하에서 1만 년에 1번 발생할 정도로 드문 현상이기 때문이다.

하지만 운 나쁜 별 하나가 블랙홀에 너무 가까이 접근하면 갈가리 찢기고 만다. 그러면 블랙홀은 한동안 별의 잔해를 먹다가 과식해 강력한 방사선을 내뿜는 것이다.

연구를 이끈 코펜하겐대의 제인 리신 다이 조교수는 “이런 극한 상황에서 (별의) 물질이 블랙홀로 어떻게 들어가는지 관측하는 것은 흥미로운 일이다”면서 “블랙홀은 별의 가스를 삼키며 엄청난 양의 방사선을 방출한다”고 말했다.

또 “그 방사선은 우리가 관측할 수 있는 것으로 이를 이용해 우리는 물리학을 이해하고 블랙홀의 특성을 계산할 수 있다”면서 “이는 조석파괴사건을 찾아나서는 것을 매우 흥미롭게 한다”고 말했다.

지금까지 관측된 약 20건의 조석파괴사건에서는 모두 똑같은 물리학적인 현상이 일어난 것으로 예상되지만, 이들 사건의 관측에서 나타난 특성은 크게 달랐다. 어떤 사건은 대부분 X선을 방출하지만, 또 다른 사건은 대부분 가시광선과 자외선을 방출했다.

과학자들은 이런 다양성을 이해하기 위해 고심하고 있으며 퍼즐 조각 같은 차이점을 일관성 있게 수집하고 있다.

연구진은 일반 상대성 이론과 자기장, 방사선, 가스 유체역학 등의 요소를 결합해 새로운 모델을 만들었고 블랙홀이 별을 먹을 때 방출하는 방사선에 차이가 생기는 이유를 관찰자의 시야각에 있다고 설명한다.

라미레스-루이스 교수는 “이는 마치 어떤 짐승 한 마리의 일부분을 베일로 덮어놓은 것과 같다. 어떤 각도에서 우리는 짐승의 노출된 부분을 볼 수 있지만, 또 다른 각도에서는 베일에 덮인 부분만을 볼 수 있는 것”이라면서 “이 짐승은 같지만 우리의 인식이 다른 것”이라고 말했다.

자세한 연구 결과는 ‘천체물리학저널 레터’(ApJL·Astrophysical Journal Letters) 최신호에 게재됐다.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

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