블랙홀 끌려가면 여기서 다 부서진다?…엄청난 에너지 뿜어내는 블랙홀 주변 거대 토러스 포착 [우주를 보다]

영화 ‘인터스텔라’에서 관객들의 눈길을 사로잡은 것 가운데 하나는 거대 블랙홀인 ‘가르강튀아’의 모습이다. 물리학자인 킵 손의 자문을 받아 재현한 거대 블랙홀은 영화 속 설정에서 중요한 역할을 한다. 가르강튀아는 태양 질량의 1억 배에 달하는 거대 질량 블랙홀로 주변 행성인 밀러의 시간을 느리게 한다.

과학적으로 묘사한 것이긴 해도 사실 가르강튀아의 모습은 과학자들이 관측한 대부분의 거대 질량 블랙홀과 몇 가지 큰 차이가 있다. 예를 들어 블랙홀로 흡수되는 물질이 원반 모양으로 모인 강착 원반과 강착 원반에서 생성된 강력한 자기장에 의해 발생하는 블랙홀 물질 분출인 제트가 없다.

태양 질량의 400만 배가 넘는 우리 은하 중심 블랙홀도 거대한 강착 원반과 강력한 제트를 지니고 있기 때문에 이보다 큰 가르강튀아는 사실 더 강력한 제트를 내뿜어야 한다. 하지만 이렇게 되면 우주선은 물론이고 행성도 존재할 수 없기 때문에 영화에서는 의도적으로 매우 빈약한 강착 원반을 지니고 있다는 설정으로 등장한다.

그런데 블랙홀의 강착 원반과 제트만이 주인공이 탄 우주선을 태워버릴 정도로 강력한 에너지를 내뿜는 것은 아니다. 최근 천문학자들은 강착 원반으로 흡수되는 물질이 모인 도넛 모양의 구조물인 ‘토러스’(Torus) 역시 강력한 에너지를 내뿜을 수 있다.

사우스캐롤라이나 대학의 엔리크 로페즈-로드리게즈가 이끄는 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경을 이용해서 지구에서 1300만 광년 떨어진 컴퍼스 자리 은하 (Circinus galaxy) 은하 중심 블랙홀 주 토러스를 상세히 관측했다. 이 은하 중심 블랙홀은 우리 은하 중심 블랙홀이나 가르강튀아보다 한참 작은 태양 질량의 110만 배에서 170만 배의 질량을 지니고 있으나 주변으로 강력한 에너지를 내뿜고 있다.

과학자들은 과거 블랙홀 근처에서 방출되는 강력한 적외선이 주로 블랙홀의 강착 원반에서 뿜어져 나오는 초고온 물질의 유출에서 기인한다고 믿었다. 하지만 이번 관측 결과 강력한 적외선 에너지의 87%는 강착 원반이 아니라 토러스에서 나오는 것으로 밝혀졌다. 토러스가 단순히 강착 원반으로 끌려가는 물질들이 모인 대기소 같은 곳이 아니라 자체적인 마찰에 의해 강력한 에너지를 방출한다는 사실을 밝힌 셈이다.

따라서 진짜 우주선이 이 블랙홀의 중력에 끌려간다면 강착 원반 근처에 도달하기 전에 토러스 안에서 부서질 가능성이 높다. 하지만 영화는 다큐멘터리가 아니기 때문에 과학적 정확도보다 관객에게 보여주는 이야기가 더 중요하다. 강착 원반을 줄이고 토러스를 없애도 관객이 영화에 충분히 몰입할 수 있다면 영화적 허용으로 얼마든지 가능한 설정이다. 오히려 이런 과학적 사실을 알고 나면 영화를 다른 시각에서 더 재미있게 즐길 수 있을 것이다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com