우리와 가장 가까운 블랙홀, 그 모습은 원형

천문연 참가 동아시아 VLBI 관측망 관측 결과로 확인

지구에서 가장 가까운 초대질량 블랙홀 '궁수자리 A 블랙홀(Sgr A)'의 구조는 원형임이 밝혀졌다. 

22일 한국천문연구원에 따르면, 천문연 등 국제 공동 연구팀이 한국우주전파관측망(KVN)을 중심으로 한 동아시아 초장거리 전파간섭계(VLBI) 관측망(EAVN)의 7㎜와 13㎜ 파장대 관측을 통해 이같은 사실을 발견했다.

남아공전파천문대(SARAO)의 미어캣(MeerKAT) 전파간섭계로 촬영한 우리은하 중심의 궁수자리 A 지역 영상 (자료=천문연)

궁수자리 A 블랙홀은 지구에서 가장 가까운 초대질량 블랙홀이라 블랙홀 주변에서 일어나는 현상을 연구하기에 좋다. 천문학자들은 이 블랙홀의 구조를 자세히 살펴보기 위해 지구의 여러 전파망원경을 연결하는 VLBI 기술을 사용, 망원경 사이의 거리만큼의 구경을 가진 가상의 망원경을 만들었다. 

동아시아 VLBI 관측망은 KVN 3기를 포함해 총 21개의 전파망원경으로 구성돼 있다. 이번 연구에는 1.3㎝ 파장대 관측에 10기, 7㎜ 파장 관측에 8기의 전파망원경이 참여했다. KVN 3기는 두 파장 관측에 모두 참여했다.

또 연구진은 우리 은하 중심 주변 가스 구름에 의한 빛의 산란이 블랙홀 관측을 방해하는 문제를 해결하기 위해 위해 최신 산란 모델 연구 결과를 동아시아 VLBI 관측망 결과에 적용했다. 

그 결과, 연구팀은 궁수자리 A 블랙홀의 구조가 거의 원형임을 확인했다.

관측에 참여한 동아시아 VLBI 관측망 소속 전파망원경 (자료=천문연)

궁수자리 A 블랙홀이 원 모양으로 관측된 것은 블랙홀이 주변 기체들을 중력으로 끌어들이며 형성되는 부착흐름의 회전축이 우리 태양계 쪽을 가리키고 있음을 암시한다. 이번에 관측된 블랙홀의 크기는 블랙홀 주변의 부착흐름이 광속에 가까운 속도로 가속된 전자와 자기장을 가지고 있음을 뜻한다.

이 연구 논문의 제1저자인 조일제 박사는 "궁수자리 A 블랙홀은 사상 최초로 관측한 M87 블랙홀보다 거리가 훨씬 가까이 있지만, 산란을 일으키는 가스 구름에 둘러싸여 있어 관측이 더 힘든 천체"라며 "동아시아 VLBI 관측망 관측을 통해 산란 효과를 교정해 우리에게 가까운 블랙홀의 본 모습을 보게 됐다"고 말했다. 

이 관측 프로그램의 한국 과제책임자인 손봉원 천문연 박사는 "천문연의 한국우주전파관측망(KVN)이 주축으로 참여하는 동아시아 VLBI 관측망(EAVN)의 향상된 감도로 궁수자리 A 블랙홀 주변의 미약한 신호도 효과적으로 감지할 수 있었다"며 "이 결과는 궁수자리 A 블랙홀 사건지평선의 첫 동영상을 만드는 것을 목표로 하는 사건지평선망원경(EHT) 관측 자료 분석에 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.

이 연구 결과를 담은 논문은 '천체물리학저널(The Astrophysical Journal)'에 2월 22일 자에 게재됐다.