블랙홀은 배고프다. 별을 삼키는 데 좋은 매너를 차릴 필요는 없다.
거대블랙홀이 별을 통째로 삼켜 소화시키고, 이후 블랙홀에서 초고속플라즈마 제트가 우주로 방출되는 모습이 처음으로 관측됐다.
데일리메일은 27일(현지시각) 사이언스지를 인용, 국제우주과학자 팀이 지구에서 3억광년 떨어진 은하 PGC43234의 중심에서 이같은 현상을 최초로 관측했다고 보도했다. 별을 잡아먹은 거대 블랙홀은 지구로부터 3억광년 떨어진 은하 PGCPGC 43234의 중앙에 위치하고 있다. 부피는 우리태양의 100만 배에 달한다. 하지만 경량급 초거대블랙홀 계열에 속하는 이 블랙홀의 중력물결조차도 소멸하기 직전에 있는 우리태양 크기의 별들을 빨아들일 수 있을 정도로 강력하다.
블랙홀이 별을 삼키고, 이후 플라즈마 스트림을 방출하는 현상은 그동안 가설로만 제시돼 왔다. 하지만 연구팀은 전파망원경 관측 결과와 다른 천문대의 광학,전파,X레이신호 데이터를 결합해 이 보기드문 현상을 멀티파장 사진으로 조합해 확인해 냈다. 이 과정에서 나오는 엄청나게 빠른 열 에너지물결은 우리태양계의 태양이 1천만년 동안 방출하게 될 에너지와 맞먹는다.
과학자들은 오랫 동안 블랙홀이 별, 또는 엄청난 양의 가스를 삼킬 때 ‘사건의 지평선’(event horizon)으로부터 빠르게 움직이는 플라즈마 스트림이 배출될 것이라는 이론을 제시해 왔다. 하지만 지금까지는 이 가정이 결코 직접적인 관측을 통해 확인된 바 없었다. 블랙홀이 별들을 삼키는 일이 자주 발생하지 않기 때문에 이같은 모습을 관찰하기란 더욱 어려웠다. 이전에도 이 보기 드문 사례들이 은하에서 감지된 적은 있지만 PGC 43234보다 훨씬 더 먼 곳에서 발생했기에 관측하기 힘들었다.
이번 발견을 이끈 소죄르트 반 벨젠 존스홉킨스대 교수는 “별들의 파괴에서 제트(jet)로 불리는 원형방출로 이어지는 모든 것을 관찰한 것은 처음이다. 우리는 수개월에 걸쳐 이를 관찰해 왔다”고 말했다.
블랙홀이 별을 잡아먹는 모습은 지난 해 12월 하와이에 있는 광학망원경을 이용한 오하이오대연구팀에 의해 처음 발견됐다. 옥스퍼드대 천문학자들을 포함한 반 벨젠 팀은 이 모습들을 추적하기 위해 전파망원경을 사용키로 했다. 이들은 자신들의 관측 결과를 다른 천문대의 광학,전파,X레이신호 데이터와 결합해 이모습을 멀티파장 사진으로 조합해 낼 수 있었다.
사이언스지에 보도된 대로 연구진의 무엇보다도 자신들이 발견한 제트가 블랙홀의 응축원반(accretion disk)으로부터 온 물질이 아니라는 것을 증명해야 했다. 응축원반은 블랙홀이 우주의 물질을 빨아들일 때 형성되는 가스,먼지들로 이뤄진 원반형태의 소용돌이를 말한다. 연구진은 결국 이를 증명했고, 관측된 강력한 방출전파는 블랙홀이 잡아먹은 별을 소화하는 과정에서 나온 제트라는 사실을 확신하게 됐다.
상대성 이론에서 ‘사건의 지평선’은 그 내부에서 일어난 사건이 그 외부에 영향을 줄 수 없는 경계면을 의미한다. 그동안 블랙홀의 ‘사건의 지평선’ 외부에서는 물질이나 빛이 자유롭게 블랙홀 안쪽으로 들어갈 수 있지만, 내부에서는 블랙홀의 중력에 대한 탈출속도가 빛의 속도보다 커지므로 이들이 원래 있던 곳으로 다시 되돌아 갈 수 없는 것으로 여겨져 왔다.
반 벨젠은 “블랙홀에 의한 별의 파괴는 아름다울 정도로 복잡하며, 이해하기 힘들다”고 말했다. 그는 “우리는 관측결과 별의 파편에 의한 스트림은 상대적으로 빠르게 제트를 만든다는 사실을 알게 됐다. 이는 이들 과정에 대한 완전한 이론을 완성하는 데 가치있는 발견이다”라고 말했다.
전자신문인터넷 이재구국제과학전문기자 jklee@etnews.com
