사상 최대 블랙홀 폭발 포착 [NASA]

관측 사상 가장 강력한 블랙홀 폭발을 천문학자들이 확인했다.
　
미국항공우주국(NASA)은 5일(현지시간) 찬드라 X선 망원경이 우리 은하에서 가장 큰 블랙홀 폭발을 관측했다고 밝혔다. 이번 관측으로 거대질량 블랙홀과 주변 환경의 메커니즘에 관한 새로운 의문이 제기되고 있다.

우리 은하 중심에 있는 밝고 작은 전파원으로 거대질량 블랙홀로 추정되고 있는 천체 ‘궁수자리 A별’(Sagittarius A* 혹은 Sgr A*)에서 사상 최대 X선 플레어(입자 대방출)가 관측됐다. 궁수자리 A별은 우리 태양보다 450만 배 정도 많은 질량을 지닌 것으로 추정된다.

이번 관측은 궁수자리 A별에 점차 접근 중인 가스구름 G2의 영향을 확인하기 위한 탐사 과정에서 뜻하지 않는 발견으로 확인됐다.

관측 연구를 이끈 대릴 해가드 미국 앰허스트대학 천문학과 조교수는 “안타깝게도 가스구름 G2가 궁수자리 A별에 근접했을 때 예상했던 것은 발생하지 않았으나, 뜻하지 않은 놀라운 발견을 하게 됐다”고 말했다.

2013년 9월 14일, 해가드와 동료들은 궁수자리 A별이 평소보다 400배 밝은 X선 플레어를 보이는 것을 관측했다. 이 ‘메가 플레어’는 2012년 초 일어났던 기존의 가장 밝은 X선 플레어보다 3배 정도 더 밝았다. 이후 지난해 10월 20일, 궁수자리 A별의 또 다른 X선 플레어가 관측됐는데 이때 밝기는 평소보다 200배 더 밝았다.

천문학자들은 지난해 3월, 가스구름 G2가 궁수자리 A별에 가장 가까운 150억 마일까지 근접했다고 추정한다. 2013년 9월 관측된 X선 플레어는 블랙홀에 100배 더 가까이 있어 G2와는 관련이 없는 것으로 여겨진다.

과학자들은 궁수자리 A별이 이런 대폭발을 일으키는 원인에 대해 두 가지 주된 가설을 제시하고 있다.

첫 번째는 소행성이 거대질량 블랙홀에 가까이 다가가면서 중력으로 분열됐다는 설이다. 이때 발생한 잔해는 매우 뜨거워졌고 사상 수평선(이벤트 호라이즌)을 지나기 전까지 X선을 방출했다는 것이다. 사상 수평선은 탈출 속도가 빛의 속도가 되는 부분으로서 블랙홀과 우주의 경계가 되는 것을 말하며 일단 경계선 안으로 들어가 버리면 빛조차 벗어날 수 없게 된다.

연구에 참여한 프레드 바게노프 MIT(매사추세츠공과대) 교수는 “이처럼 소행성 분열에 의한 것이라면 마치 배수구로 빠지는 물이 도는 것처럼 블랙홀로 빨려 들어가기 전인 두세 시간 동안 블랙홀 주변을 돌았을 것”이라고 말했다. 또 “이 때문에 우리는 가장 밝은 X선 플레어가 지속하는 것을 봤고 이는 우리가 검토할 만한 흥미로운 단서를 제공하는 것”이라고 말했다.

이 이론이 유효하다면 천문학자들은 궁수자리 A별에 의해 부서져 X선 플레어를 방출한 가장 큰 소행성을 발견했다는 것이다.

두 번째 가설은 궁수자리 A별을 향해 흐르는 가스 안의 자력선이 빽빽하게 채워져 뒤엉켰다는 것이다. 이런 자력선은 가끔 스스로 바뀌면서 더 밝은 X선을 분출한다. 이런 형태의 자기성 플레어는 태양에서 관측되며 궁수자리 A별의 플레어도 비슷한 강도와 패턴을 보이고 있다.

연구에 참여한 가브리엘레 폰티 독일 막스플랑크 천체물리학연구소(MPA) 박사는 “결론은 아직 궁수자리 A별이 이런 거대 플레어를 일으킨 원인을 단정할 수 없는 것”이라면서 “이런 드물고 극단적인 사건은 우리 은하의 가장 이상한 천체 중 하나에 관한 물리적 현상을 이해하는 특별한 기회를 제공한다”고 말했다.

천문학자들은 이번 거대 플레어 현상 외에도 G2에서 중성자별 마그네타에 관한 더 많은 자료를 수집할 수 있었다. 궁수자리 A별 근처에 있는 이 별은 강력한 자기장을 형성하고 있다. 이 별은 장파장 X선을 방출하고 있으며 이 때문에 천문학자들은 이 흔치 않은 천체에 대해 더 잘 이해할 기회를 얻게 됐다.

한편 이번 연구성과는 미국 시애틀에서 열린 225차 미국 천문학협의회(AAS) 연례회의에서 발표됐다.

사진=NASA/CXC/노스웨스턴대학/대릴 해가드 외.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr