우주를 보다

중력이 만든 빛의 예술…‘우주의 보석 반지’ 퀘이사 포착 [우주를 보다]

작성 2024.07.10 10:29 ㅣ 수정 2024.07.10 10:29
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▲ 우주의 반지처럼 보이는 퀘이사 RX J1131-1231. 사진= ESA/Webb, NASA & CSA, A. Nierenberg
심연의 우주 속에서 보석을 달고 밝게 빛나는 반지를 연상시키는 천체의 모습이 포착됐다. 최근 유럽우주국(ESA)은 제임스 웹 우주망원경이 포착한 퀘이사 ‘RX J1131-1231’의 이미지를 공개했다.

지구에서 약 60억 광년 떨어진 곳에 위치한 RX J1131-1231는 우주에서 가장 밝을 빛을 내는 천체인 ‘퀘이사’(Quasar)다. ‘준항성상 천체’(quasi stellar object)를 뜻하는 퀘이사는 수십억 광년 떨어져 있는데도 별처럼 밝게 빛난다고 해서 이같은 이름이 붙었는데, 오래 전부터 먼 초기 우주를 연구하는 과학자들의 관심을 끌어왔다. 특히 퀘이사를 이렇게 밝게 빛나게 하는 것은 중심부에 위치한 초대질량 블랙홀(Supermassive blackhole)로 주위의 가스와 먼지 등 물질을 게걸스럽게 빨아들여 소화시키며 높은 양의 에너지를 빛으로 내뿜는다.

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▲ 과거 NASA 찬드라 X선 관측소와 허블우주망원경이 촬영한 퀘이사 RX J1131-1231. 사진= X-ray: NASA/CXC/Univ of Michigan/R.C.Reis et al; Optical: NASA/STScI
해당 사진을 보면 마치 우주에 다이아몬드가 박힌 반지처럼 보이지만, 사실 이는 중력렌즈로 인해 왜곡된 이미지다. 반지처럼 보이는 중앙에는 타원은하가 자리잡고 있으며, 퀘이사는 3개의 보석으로 보이지만 사실 중력렌즈 현상으로 복제된 것이다. 이를 이해하기 위해서는 아인슈타인이 100여 년 전 일반 상대성이론에서 예언한 중력 렌즈 현상을 이해해야 한다. 아인슈타인은 강한 중력은 빛도 휘게 해서 렌즈역할을 할 수 있다고 예언했다. 이 중력렌즈는 사물을 확대하는 점에서는 돋보기와 유사해 아주 멀리 떨어진 은하를 본래보다 밝게 보이게 하지만 초점이 없기 때문에 빛의 고리를 만들어내는등 상을 왜곡시키기도 한다.

중력렌즈는 곧 ‘우주의 돋보기’로, 이 역할을 해주는 것이 수많은 은하들이 모인 은하단이다. 이 은하단은 주위의 시공간을 왜곡시켜 이같은 중력렌즈 현상을 만들어내 더 멀리 뒤쪽에 떨어진 은하의 모습을 보여준다.

ESA 측은 “은하와 같은 거대 천체가 더 먼 곳의 빛을 휘게 할 때 발생하는 중력렌즈 효과를 통해 천문학자들은 먼 퀘이사의 블랙홀 부분과 가까운 영역을 연구할 수 있다”면서 “퀘이사에서 나오는 X선 방출을 측정하면 중앙의 블랙홀이 얼마나 빨리 회전하는지 알 수 있으며 이는 향후 블랙홀이 어떻게 성장하는지에 대한 단서를 제공한다”고 설명했다.


박종익 기자

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