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[아하! 우주] 별 끌어당겨 꿀꺽…태양 5000배 크기 중간 질량 블랙홀 포착

작성 2018.06.25 09:21 ㅣ 수정 2018.06.25 10:16
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▲ 이번에 관측된 중간 질량 블랙홀이 발견된 은하(중심부 흰색 타원)와 강력한 X선을 방출한 중간질량 블랙홀(왼쪽 아래 자주색 점)


과학자들이 중간 크기의 블랙홀이 별을 삼키는 드문 장면을 포착했다. 블랙홀은 무거운 별의 잔해가 뭉쳐 형성되는 항성 질량 블랙홀과 은하계 중심에 있는 거대 질량 블랙홀로 나눌 수 있다. 전자는 태양 질량의 수십 배 이하 크기지만, 후자는 수백만 배에서 수십억 배에 달하는 매우 큰 질량을 지니고 있다.

그런데 드물기는 하지만 그 중간 질량을 지닌 블랙홀도 존재한다. 태양 질량의 수천 배에서 수만 배에 달하는 중간 질량 블랙홀은 관측이 힘들고 숫자도 많지 않아 연구가 쉽지 않았다. 그런데 미국 뉴햄프셔 대학 연구팀은 유럽우주국(ESA)의 XMM-뉴턴 X선 관측 위성 데이터 및 미 항공우주국(NASA)의 찬드라, 스위프트 관측 위성 데이터를 분석해 중간 질량 블랙홀이 태양 같은 별을 삼키는 장면을 포착했다.

3XMM J215022.4−055108라고 명명된 이 X 선원은 사실 처음에는 그 정체가 명확하지 않았지만, 과거 관측 이미지와 대조해본 결과 새롭게 생긴 X선 방출원이었다. 위치는 7억4000만 광년 떨어진 은하의 외곽 지역이었다. 면밀한 검토 끝에 과학자들은 이것의 정체가 태양 질량의 5000배 정도 되는 중간 질량 블랙홀이라는 결론을 내렸다.

블랙홀은 빛조차 빠져나올 수 없는 강력한 중력을 가지고 있기 때문에 아무것도 흡수하는 물질이 없다면 그 존재를 확인하기 어렵다. 하지만 블랙홀이 주변에서 많은 물질을 흡수하면서 제트(jet)라는 강력한 물질의 흐름을 방출하면 이야기가 달라진다. 은하 중심 블랙홀은 물질의 밀도가 높은 은하 중심에서 물질을 흡수하고 항성 질량 블랙홀은 동반성에서 물질을 흡수하면서 매우 강력한 제트와 에너지를 방출한다.

이번 연구에서 발견된 중간 질량 블랙홀은 별이 밀집해 있는 성단 안에 있는 것으로 보인다. 따라서 그 앞을 우연히 지나던 별을 중력으로 잡아당겨 흡수한 것으로 풀이된다. 이번 발견은 중간 질량 블랙홀이 성장하는 방식을 보여줌과 동시에 더 많은 중간 질량 블랙홀이 숨어 있을 가능성을 시사한다. 연구팀은 과거 XMM-뉴턴을 비롯한 여러 관측 위성 데이터에 이런 신호가 숨어 있을 가능성에 기대를 걸고 있다.


이번 일은 과학자들에게는 좋은 기회지만, 평화롭게 수십억 년 세월을 살다가 운 나쁘게 블랙홀에 잡혀 사라진 별에는 안된 일이다. 그런데 혹시라도 우리 태양이 같은 상황에 부닥칠 위험성은 없을까? 결론부터 말하면 걱정할 이유가 없다. 중간 질량 블랙홀이 생각보다 더 많더라도 블랙홀 자체가 우주에 흔한 존재가 아니다.

더구나 이런 블랙홀은 주변에 흡수할 수 있는 별이 많은 구상 성단에서 성장하는 것으로 보이는데, 태양은 이런 장소에서 멀리 떨어져 앞으로 수명이 다할 때까지 그런 일이 발생할 가능성은 극히 희박하다. 따라서 이미 지구 안에 여러 가지 근심거리를 지닌 우리가 저 멀리 떨어진 블랙홀을 걱정할 필요는 없는 것이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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