천문연, 세계최초 블랙홀제트 관측 성공

우리나라 과학자들이 백조자리 X-3을 관측, 세계최초로 ‘블랙홀 제트’의 발생시점에 대한 이론을 실제 관측으로 증명했다.

한국천문연구원(원장 박필호) 연구진은 블랙홀 제트의 분출 시점을 이론적으로 예측하고 1~2년의 분출 주기 중에서 3시간에 불과한 백조자리 X-3의 블랙홀제트 분출이 시작되는 순간을 관측하는데 성공했다고 발표했다. 이 내용은 이 날 자 천체물리학저널(Astrophysical Journal)에도 게재됐다.

블랙홀 제트란 블랙홀에 미처 빨려들어가지 못한 물질이 블랙홀 주변을 회전하면서 만들어지는 원반에 수직방향으로 물질이 분출되는 현상을 말한다. 블랙홀에서 일어나는 빛의 속도에 가까운 에너지 방출 현상인 블랙홀제트가 발생하면 블랙홀 주변의 밝기는 보통 때보다 수백배에서 수천만배 정도로 급격히 밝아졌다가 다시 어두워지게 된다. . 과학자들은 블랙홀 자체를 관측할 수 없기 때문에 블랙홀로 빨려 들어가는 물질 주변의 전파 및 X선, 감마선 등을 관측해 블랙홀의 존재를 알아내게 된다.

블랙홀에서 발생되는 제트에 관한 유력한 이론에 따르면 블랙홀 주변에서 강력한 에너지를 가진 X선과 약한 에너지를 가진 X선의 비율변화가 발생할 때 블랙홀제트가 방출된다. 하지만 블랙홀 제트의 분출은 간헐적으로 발생하는데다 그 변화 순간이 몇 시간 또는 며칠 동안으로 짧기 때문에 지금까지 실제로 관측된 사례가 없었다.

김정숙 연구원은 “블랙홀에서 이번에 관측한 것과 같은 제트분출이 일어나는 것은 보통 1~2년 사이에 며칠 정도여서 4년간 수차례 실패했었다. 하지만 포기하지 않고 계속 시도하여 마침내 관측에 성공하고 논문이 나오게 되어 매우 기쁘다” 고 말했다.

김순욱 박사는 “현재 상대론적인 제트 발생 과정에는 여전히 설명되지 않은 수많은 의문들이 남아있어서 차례차례 그 수수께끼들을 풀어갈 예정”이라고 포부를 밝혔다.

한편 지난 해 3월 미항공우주국(NASA·나사)은 페르미감마선우주망원경을 이용, 뜨겁고 거대한 별 백조X-3(Cygnus X-3)가 블랙홀,또는 중성자별과 짝지어 돌고 있는 것을 밝혀냈다. 과학자들은 이 별을 마이크로 퀘이사로 부르고 있다. 이 별은 두 개의 방사선을 내뿜는 제트를 빛의 절반속도로 우주로 내뿜는다. 별의 속성은 강력하고도 광범위한 전파를 발사하며 급격한 밝기변화를 보인다. 이 방출은 거대한 블랙홀에 의해 발생하는 것으로 생각되어지고 있다.

백조X-3별은 지난 1966년 처음 발견됐으며 하늘에서 가장 강력한 x선을 내뿜는 별 가운데 하나다.

천문연구원은 블랙홀제트 현상을 이해할 수 있도록 아래 동영상을 공개했다. 또하나의 동영상은 지난 해 3월 나사가 공개한 백조X-3별과 블랙홀이 짝지어 도는 모습이다.