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[아하! 우주] 우리은하 중심에 똬리 튼 거대 블랙홀이 조용한 이유

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▲ 우리은하 중심에 자리잡은 블랙홀의 상상도

은하 중심에는 거대한 질량을 지닌 블랙홀이 있다. 우리은하 중심의 경우 태양 질량의 400만배에 달하는 거대 질량 블랙홀이 있으며 태양 질량의 수십억 배에 달하는 초거대 질량 블랙홀을 지닌 은하도 존재한다. 은하 중심 블랙홀은 강력한 중력으로 주변의 물질을 흡수하고 남는 물질은 제트의 형태로 분출해 은하의 진화와 물질 분포에 큰 영향을 미친다.

일반적으로 큰 은하일수록 큰 중심 블랙홀을 지니고 있으며 그만큼 많은 물질을 흡수하지만, 항상 은하나 블랙홀의 질량에 비례하지는 않는다. 은하 중심 블랙홀 가운데는 활발히 물질을 흡수하면서 에너지를 방출하는 활동성 은하핵이 있는 반면 큰 덩치에 어울리지 않게 조용히 지내는 경우도 있다. 우리은하 중심 블랙홀은 후자에 속한다.

미 항공우주국(NASA)의 공중 천문대인 소피아(SOFIA, Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy)는 최근 그 이유 중 하나를 발견했다. NASA와 독일우주국이 80대 20으로 투자해 개발한 소피아는 보잉 747에 2.5m 구경 망원경을 설치한 공중 천문대로 성층권에서 적외선 영역 관측을 담당한다. 연구팀은 최근 업그레이드된 고해상도 공중 와이드밴드 카메라-플러스(High-resolution Airborne Wideband Camera-Plus, HAWC+)를 이용해 우리 은하 중심 블랙홀 주변의 자기장을 조사했다.

▲ 우리은하 중심 블랙홀 주변에는 실타래처럼 얽힌 고리 모양의 자기장이 존재해 Y자 형태로 블랙홀로 흡수되는 물질의 흐름을 방해했다. 출처=Dust and magnetic fields: NASA/SOFIA; Star field image: NASA/Hubble Space Telescope)

물론 자기장은 망원경으로 직접 관측이 불가능하다.

하지만 편광 극적외선(polarized far-infrared light) 영역 관측을 통해 움직이는 먼지 입자를 조사하면 이 입자에 영향을 주는 자기장을 간접적으로 측정할 수 있다. 연구 결과 우리은하 중심 블랙홀 주변에는 실타래처럼 얽힌 고리 모양의 자기장이 존재해 Y자 형태로 블랙홀로 흡수되는 물질의 흐름을 방해했다. 은하 자기장이 블랙홀의 식사를 방해하는 셈이다.

다만 이번 연구로 우리은하 중심 블랙홀이 조용한 이유가 모두 밝혀진 것은 아니다. 왜 이런 형태의 자기장이 생성되었는지, 그리고 다른 은하에서도 비슷한 일이 발생하는지 아직 답을 찾아야할 의문들이 많이 남아있다. 물론 과학자들은 기꺼이 이 질문의 답을 찾기 위해 연구를 계속할 것이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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