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블랙홀에 ‘누출’ 존재…NASA 허블, 우리은하 중심서 ‘탐조등 빛 같은 제트’ 발견

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▲ 블랙홀에 ‘누출’ 존재…NASA 허블, 우리은하 중심서 ‘탐조등 빛 같은 제트’ 발견(사진=NASA)

우리 은하의 거대질량 블랙홀에 ‘누출’이 있다는 증거를 과학자들이 발견했다.

10일(현지시간) 미 항공우주국(NASA) 발표에 따르면, ‘궁수자리 A별’(Sagittarius A*)로 불리는 우리 은하 중심 블랙홀은 이 같은 누출을 통해 몇천 년에 한 번꼴로 ‘탐조등 빛’ 같이 좁은 기둥 모양의 제트를 우주 공간으로 방출한다.

우리 블랙홀은 가스 구름과 같이 무거운 물질을 집어삼킬 때마다 트림하듯 제트를 분출하는 데 이는 거대한 수소 구름에 부딪히는 것으로 여겨진다.

▲ 블랙홀은 가스 구름과 같이 무거운 물질을 집어삼킬 때마다 트림하듯 제트를 분출하는 데 이는 거대한 수소 구름에 부딪히는 것으로 여겨진다.(사진=NASA, ESA, and Gerald Cecil (UNC-Chapel Hill); Image Processing: Joseph DePasquale (STScI))

제럴드 세실 미 노스캐롤라이나대 채플힐캠퍼스 교수가 주도한 연구진은 허블 우주망원경 등 다양한 망원경의 다파장 관측을 퍼즐처럼 조합해 궁수자리 A별 근처 수소구름이 빛나는 모습을 포착했다. 이는 구름이 불과 2000년 전 블랙홀에서 뿜어져 나온 제트와 부딪히는 것으로 해석된다.

이번 관측은 또 태양 410만 배의 질량을 지닌 우리은하 중심의 블랙홀이 잠들어 있는 것이 아니라 주기적으로 별이나 가스구름을 집어삼키며 제트를 분출하고 있다는 점을 보여주는 또 다른 증거가 된다.

블랙홀은 강력한 중력 때문에 가스와 플라스마, 먼지 등의 물질을 강착원반으로 끌어당긴다. 그런데 이런 강착원반으로 유입되는 물질 중 일부가 블랙홀의 강력한 자기장에 의해 유출되는 제트로 휩쓸려 들어간다고 NASA는 설명했다. NASA는 또 제트를 좁은 ‘탐조등 빛줄기’라고 표현하며 치명적인 전리 방사선의 범람을 동반하다고 덧붙였다.

▲ 제트는 처음에 연필 모양처럼 가늘고 길었지만, 근처에 있는 수소구름과 부딪히면서 문어의 다리 모양처럼 빛의 산란을 일으켰다.(사진=NASA, ESA, Gerald Cecil (UNC-Chapel Hill), and Dani Player (STScI))

이번 연구에 따르면, 제트는 처음에 연필 모양처럼 가늘고 길었지만, 근처에 있는 수소구름과 부딪히면서 문어의 다리 모양처럼 빛의 산란을 일으켰다.

이 연구에서는 또 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제트 유출에 관한 관측 결과를 재현하기도 했다. 그 결과 제트는 수소구름을 통과할 때 물질과 부딪히면서 최소 500광년까지 팽창하는 일련의 기포를 만들어냈다. 이 흐름은 우리은하와 같은 나선은하를 둘러싼 크고 먼지가 상대적으로 없는 구형 영역인 은하 헤일로로 계속해서 스며든다.

이에 대해 연구진은 “우리은하 중심 블랙홀은 지난 100만 년 동안 분명히 적어도 100만 배 더 밝아졌다”면서 “이는 제트가 은하 헤일로에 부딪히기에 충분했다는 점을 보여준다”고 설명했다.



궁수자리 A별에서 제트가 뿜어져 나왔다는 증거는 이미 존재한다. 2013년 찬드라 망원경으로 검출한 X선과 VLA 망원경으로 검출한 전파는 블랙홀 근처에서 남쪽으로 짤막한 제트가 분출했다는 증거를 보여주기 때문이다.

허블 우주망원경 등의 고성능 망원경을 사용한 이전 관측에서는 우리은하의 블랙홀이 약 200만 년에서 400만 년 전 사이 분출을 일으켰다는 증거가 발견되기도 했다. 이 사건은 2010년 NASA의 페르미 우주망원경에 의해 처음으로 발견된 감마선으로, 우리은하 위에 높이 솟은 한 쌍의 거대 거품을 만들기에 충분한 에너지를 갖고 있었다.

자세한 연구 성과는 세계적인 학술지 ‘천체물리학저널’(ApJ·Astrophysical Journal) 최신호에 실렸다.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

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