[아하! 우주] 태양계 9번째 행성이 사실은 ‘초미니 블랙홀’ 일까?

태양계 9번째 행성은 지난 몇 년간 과학자들 사이에서 격렬한 논쟁을 불러일으킨 주제였다. 본래 태양계 9번째 행성으로 지목된 명왕성은 처음에는 지구 크기의 행성으로 생각되었으나 이후 관측에서 행성이라고 부르기에는 상당히 작은 천체라는 사실이 밝혀졌다. 결정적으로 태양계 가장자리에 비슷한 크기의 왜소 행성이 생각보다 많다는 사실이 밝혀지면서 명왕성은 9번째 행성의 지위를 상실했다. 결국 태양계의 행성은 8개뿐이었다. 하지만 이것은 논쟁의 시작에 불과했다.

이후 천문학자들은 태양계 가장자리 천체의 궤도가 특이하다는 사실을 발견하고 혹시 지금까지 발견하지 못한 9번째 행성이 중력을 행사한 결과가 아닌지 의심했다. 반면 다른 과학자들은 굳이 9번째 행성의 존재 없이도 얼마든지 궤도를 설명할 수 있다고 맞섰다. 논쟁을 끝낼 수 있는 가장 좋은 방법은 9번째 행성을 망원경으로 관측하는 것이지만, 현재까지 누구도 이를 발견하지 못했다.

그런데 일부 과학자들은 9번째 행성을 발견하지 못하는 다른 이유가 있다고 생각한다. 예를 들어 9번째 행성이 사실은 행성이 아니라 빅뱅 초기에 만들어진 행성 질량의 초미니 블랙홀인 원시 블랙홀(Primordial black holes)이라는 가설이다. 원시 블랙홀은 블랙홀 연구에 지대한 영향을 미친 스티븐 호킹 박사의 주요 이론적 예측 중 하나로 만약 존재한다면 행성 질량이라도 크기는 볼링공 하나 수준에 불과해 사실상 관측이 불가능하다.

미국 하버드 대학의 과학자들은 관측이 불가능해 보이는 초미니 블랙홀이라도 관측할 방법이 있다는 연구 결과를 천체물리학 저널 회보(Astrophysical Journal Letters)에 발표했다. 연구팀이 주목한 기회는 태양계 외곽에 존재하는 얼음 천체의 모임인 오르트 구름(Oort cloud)이다. 오르트 구름은 장주기 혜성의 고향으로 알려져 있는데, 연구팀은 이 얼음 천체가 블랙홀의 중력에 잡혀 흡수되는 시나리오를 가정했다. 만약 이런 일이 일어난다면 블랙홀 주변에 강착원반과 제트가 형성되면서 갑자기 에너지가 방출되는 플레어 현상이 일어난다.

연구팀은 현재 건설 중인 차세대 망원경인 LSST(Legacy Survey of Space and Time)의 성능이면 이 플레어를 검출할 수 있다고 주장했다. LSST는 8.4m 지름 주경을 지닌 망원경에 32억 화소의 고성능 이미지 센서를 결합한 천체 관측 장비로 하늘 전체를 상세히 관측할 수 있는 것이 특징이다. 그런 만큼 원시 블랙홀의 플레어 현상이 일어난다면 가장 먼저 알아낼 가능성이 크다.

물론 운이 없다면 우연히 오르트 구름 천체가 블랙홀 주변을 지나는 일이 100년간 일어나지 않을 수 있기 때문에 실제로 원시 블랙홀이 있다고 해도 LSST로 알아낼 기회가 없을 수도 있다. 그러나 만약 9번째 행성이 실제로 원시 블랙홀이라는 증거를 발견한다면 이는 단순히 새로운 행성을 추가하는 게 아니라 엄청난 과학적 성과로 남게 될 것이다. 따라서 미리 그 가능성을 인지하고 연구할 필요가 있다. 9번째 행성의 실체가 무엇이든 간에 이를 밝혀낸 과학자는 전 세계의 주목을 받게 될 것이다. 과연 그 영예를 누가 차지하게 될지 궁금하다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com