[아하! 우주] 지구서 가장 가까워…1500광년 거리 블랙홀 발견

관측 사상 지구에서 가장 가까운 곳에 존재하는 블랙홀이 발견됐다. ‘더 유니콘’(The Unicorn)이라는 별명이 붙여진 이 블랙홀은 지구에서 불과 1500광년 거리에 있으며 질량은 태양의 3배에 불과하다.

더 유니콘을 발견한 미국 오하이오주립대 천문학과에 재학 중인 타린두 자야싱헤 박사과정 학생은 “이 블랙홀은 매우 독특하고 이상해서 유니콘이라는 별명이 잘 어울린다”고 말했다.

자야싱헤 학생과 동료 연구자들은 이 블랙홀은 본질적으로 눈에 보이지 않는 곳에 숨어 있지만, 동반성으로 팽창 중인 적색거성에 의해서 발견할 수 있었다고 밝혔다.

연구진은 적색거성의 움직임이 주기적으로 변하는 현상을 알았을 때 이 별에 마치 뭔가가 달라붙은 것처럼 보이는 조석파괴(tidal disruption) 현상은 눈에 보이지 않는 블랙홀의 인력에 의해 발생한다는 결론을 내렸다.

더 유니콘은 크기가 태양 질량의 3배라는 점에서 매우 드물 뿐만 아니라 지구에 가까이 존재하는데도 오랫동안 발견되지 않았다는 점에서 과학자들을 놀라게 했다.

공동저자인 크리스 스타넥 오하이오주립대 천문학과 교수는 “우리의 연구를 당신이 다른 시각으로 볼 때 당신은 다른 결과를 발견할 수도 있다”고 말했다.

스타넥 교수는 또 “타린두 학생은 다른 많은 사람이 봤던 이 천체를 보고 질량이 작다는 점에서 블랙홀일 수 있다는 가능성을 일축하는 대신 ‘그럼 만일 블랙홀일 수 있다면 어떨까?’라고 의문을 제기했다”고 회상했다.

하지만 연구진은 달의 중력이 지구의 바다를 왜곡하는 방식과 비슷하게 눈물 방울 모양으로 끌려가던 이 동반성이 없었다면 새로운 블랙홀을 발견하지 못했을지도 모른다.

연구진은 관측된 파장의 변화인 도플러 이동과 동반성의 중력 효과로부터 항성의 왜곡된 타원체 변동률을 측정함으로써 블랙홀이 있다고 결론지을 수밖에 없었다.

연구진은 “적색거성의 속도와 궤도 주기 그리고 조석 운동에 의해 왜곡되는 방식에 따라 블랙홀의 질량을 알 수 있었다”면서 “이 블랙홀은 태양 질량의 약 3배 즉 태량의 3배라고 결론지었다”고 밝혔다.

이어 “앞으로 더 많은 질량 간극(태양 질량의 2.2~5배 사이의 천체)에 있는 블랙홀이 발견되기를 기대한다”면서 “이 분야의 연구는 실제로 얼마나 많은 저질량, 얼마나 많은 중질량, 얼마나 많은 고질량 블랙홀이 있는지를 알아내기 위해 추진되고 있다. 왜냐하면 이런 블랙홀을 발견할 때마다 어떤 별이 붕괴하거나 폭발하고 또는 그 중간에 있는지 알 수 있기 때문”이라고 설명했다.

자세한 연구결과는 영국 왕립천문학회 월간보고(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 최신호에 실렸다.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr