국내 연구진이 지구와 가장 가까운 '궁수자리 A 블랙홀'(Sgr A) 구조가 원형이라는 사실을 규명했다. 궁수자리 A 블랙홀은 현재까지 알려진 가장 무거운 블랙홀 중 하나로 우리은하(태양계가 포함된 은하) 중심에 위치해 있다.
한국천문연구원은 22일 국제학술지 천체물리학저널(The Astrophysical Journal)에 한국우주전파관측망(KVN)을 통해 궁수자리 A 블랙홀 구조가 원형에 가깝다는 사실을 발표했다. 이번 연구는 천문연이 2015년부터 7년 여간 분석한 결과다. 궁수자리 A 블랙홀은 지구와 최단거리인 만큼, 블랙홀 주변에서 일어나는 현상을 연구할 최적의 대상이다.
그동안 우리은하 주변에는 가스 구름에 의한 빛의 산란 때문에 블랙홀 구조 연구가 어려웠다. 천문연 연구팀은 이를 극복하기 위해 빛의 산란 현상을 연구해 이를 관측 장비에 적용했다.
블랙홀은 검은(black) 구멍(hole)이라는 말이다. 이는 강한 중력에 의해 빛 조차 빠져 나올 수 없는 '검은 천체'를 의미한다. 별이나 은하는 빛이 나오기 때문에 관측할 수 있지만, 블랙홀은 빛이 나오지 못해 볼 수 없는 한계를 지닌다. 그간 직접 관측되지 못하다가, 2019년 '사건지평선망원경'(EHT) 연구진이 8개 대륙에 위치한 전파망원경을 통해 인류 최초의 블랙홀(M87)을 관측한 바 있다.
천문연 연구팀은 자세한 관측을 위해 VLBI(초장거리 전파간섭계) 기술을 활용했다. 이 기술은 지구상에서 수천㎞ 떨어진 전파망원경으로 동시에 같은 천체를 관측하는 전파간섭기술이다. 특히 한·중·일 VLBI 관측망을 통해 떨어져 있는 물체를 구별하는 능력을 높였다. 이번 관측에는 KVN 3기를 포함 동아시아 지역 전파망원경 총 21대가 동원됐다.
관측 결과, 연구팀은 궁수자리 A 블랙홀의 구조가 거의 원형이라는 사실을 확인했다. 이를 통해 블랙홀 주변 부착흐름이 광속에 가까운 속도로 가속된 전자와 자기장을 가지고 있음을 밝혀냈다. 이는 블랙홀 안으로 근처 기체들이 빨려들어가 빛을 낸다는 사실을 의미할 수 있다. 향후 연구진은 이에 대한 분석을 이어가 블랙홀 주변의 빛이 나는 이유를 규명한다는 계획이다.
정태현 천문연 박사는 "궁수자리 A 블랙홀은 사상 최초로 관측한 M87 블랙홀보다 거리가 훨씬 가까이 있지만, 산란을 일으키는 가스구름에 둘러싸여 관측이 더 어렵다"면서도 "동아시아 VLBI 관측망 관측을 통해 산란 효과를 교정해 우리에게 가까운 블랙홀의 본 모습을 보게된 것"이라고 설명했다. 손봉원 천문연 박사도 "동아시아 VLBI 관측망의 향상된 감도로 궁수자리 A 블랙홀 주변의 미약한 신호도 효과적으로 감지할 수 있었다"고 덧붙였다.
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