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두 개의 거대한 블랙홀이 서로를 중심으로 도는 모습이 인류 역사상 처음으로 전파 영상에 담겼다. 과거에는 천문학자들이 단일위닉스 주식
블랙홀의 이미지만 촬영할 수 있었지만 이번에는 두 블랙홀이 함께 도는 모습이 하나의?전파 영상에 담겼다.
마우리 발토넨 핀란드 투르쿠대 교수팀은?초고해상도 전파망원경 자료를 분석해 퀘이사 ‘OJ 287’의 쌍둥이 블랙홀을 전파 영상으로 확인했다고 밝혔다. 연구 결과는 9일(현지시간) 국제학술지 '천체물리학저널(The Astrophysic세이브존I&C 주식
al Journal)'에 공개됐다.
OJ 287은 지구에서 약 50억 광년 떨어진 퀘이사로 밝기가 약 12년 주기로 변해 오래전부터 블랙홀 쌍이 공전한다는 가설이 제기됐다. 퀘이사는 은하 중심의 초대질량 블랙홀이 주변 물질을 급속히 삼키며 막대한 에너지를 내 은하보다 밝게 보이는 천체다. 1982년 투르쿠대 대학원생이던 아이모 실란파가 이아이에스이커머스 주식
주기를 처음 보고한 뒤 전 세계가 40년 넘게 OJ 287을 추적했다.?
결정적 단서는 미국 항공우주국(NASA)의 외계행성 탐사위성 ‘테스(TESS, Transiting Exoplanet Survey Satellite)’ 관측에서 나왔다. 테스는 OJ 287에서 두 블랙홀 각각에서 나오는 빛의 변화를 분리해 감지했다. OJ 287에?실릴온라인
제로 블랙홀이 두 개 존재한다는 강력한 단서를 제시한 셈이다.
하지만 광학망원경의 해상도로는 두 블랙홀을 각각 구분할 수 없었다. 이를 분리하려면 약 10만 배 더 높은 해상도가 필요하다. ‘전파망원경을 이용한 간섭 기술(VLBI)’로만 가능한 관측이다.?
연구팀은 지상의 여러 전파망원경과 우주 전파망원경 ‘라디오아스트론하나그린스팩 주식
(RadioAstron)’을 연결해 지구보다 훨씬 큰 하나의 가상 망원경처럼 작동하는 관측 시스템을 구축했다. 러시아우주국이 2011년에 발사한 라디오아스트론은 지구에서 최대 약 35만 km 떨어진 고타원형 궤도를 돌며 관측을 수행한다.
라디오아스트론과 지상 망원경들이 동시에 같은 대상을 관측하면 지구와 달 사이에 맞먹는 거리 차이를 활용해 하나의 초대형 망원경처럼 작동한다. 그 결과 이전보다 훨씬 선명한 전파 영상을 얻을 수 있다. 이러한 관측 방식을 ‘국제 전파간섭망(VLBI, Very Long Baseline Interferometry)’이라고 부른다.
이 그림은 퀘이사 OJ 287의 구조를 보여준다. 가운데 큰 블랙홀은 주변의 뜨거운 가스 원반에서 고속의 물질 흐름인 ‘제트(jet)’를 내뿜고 작은 블랙홀이 그 주위를 돌며 자기 제트를 내보낸다. 작은 블랙홀이 큰 블랙홀 주위를 돌기 때문에 그 제트의 방향은 시간이 지나며 주기적으로 바뀌는 것처럼 보인다. Mauri J. Valtonen, American Astronomical Society 제공
연구팀은 관측?데이터를 합성해 초고해상도?영상을 재구성했다. 그 결과 OJ 287 중심부에서 서로 다른 두 위치에서 전파가 방출되는 모습이 나타났다. 블랙홀 주변의 뜨거운 가스가 초고속으로 분출될 때 만들어지는 ‘전파 제트(radio jet)’로 각각의 제트가 두 블랙홀에서 나온 것으로 확인됐다. 서로 공전하는 두 블랙홀이 실제로 존재한다는 직접적인 영상 증거가 확보됐다.
연구팀은 작은 블랙홀에서 ‘꼬리를 흔드는(wagging-tail)’ 제트 형태도 관측했다. 작은 블랙홀이 큰 블랙홀 주위를 빠른 속도로 돌면서 제트의 방향이 주기적으로 휘는 현상으로 앞으로 몇 년 안에 제트의 방향이 실제로 바뀌는 모습이 다시 관찰될 것으로 예상된다.
발토넨 교수는 “두 블랙홀이 서로를 도는 모습을 처음으로 전파 영상으로 확인했다”며 “이번 관측은 초대질량 블랙홀이 어떻게 병합하고 진화하는지를 이해하는 데 핵심 증거를 제공한다”고 밝혔다. ?
<참고자료>
-?doi.org/10.3847/1538-4357/ae057e
[조가현 기자 gahyun@donga.com]
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