사상 첫 우리은하 중심부 블랙홀 영상 포착[과학을읽다]

-한국천문연+국제 'EHT' 연구진, 우리은하 중심 초대질량 블랙홀 관측
-전 세계 8개 전파망원경 연결…한국도 KVN 등으로 참여

[아시아경제 김봉수 기자] 한국 연구팀이 참가한 국제 공동 연구진이 사상 처음으로 우리은하 중심에 위치한 블랙홀을 영상으로 포착하는데 성공했다. .

한국천문연구원은 EHT(사건지평선망원경·Event Horizon Telescope)에 참가한 국제 공동 연구진과 함께 우리은하 중심에 위치한 초대질량 블랙홀 궁수자리(Sgr A) 영상을 포착했다고 12일 밝혔다.

EHT 즉 사건지평성망원경이란 전세계 산재한 8개의 전파망원경을 연결해 지구 크기의 가상 망원경을 만들어 블랙홀의 영상을 포착하려는 국제협력프로젝트다. 이번에 찾아낸 궁수자리 A 블랙홀은 M87에 이어 EHT 팀이 촬영한 두 번째 블랙홀이다. 우리은하 중심에 위치한 궁수자리 A 블랙홀은 지구로부터 약 2만7000광년 떨어져 있으며, 질량이 태양보다 약 400만 배 크다. 태양계로부터의 거리가 M87 블랙홀에 비해 2000분의 1 정도로 가까워 블랙홀 연구의 유력한 대상이다. 그러나 M87에 비해 1,500배 이상 질량이 작다. 블랙홀 주변의 가스 흐름이 급격히 변하고, 영상이 심한 산란 효과를 겪어 M87에 비해 관측이 어려웠다.

이번 연구에는 세계 80개 기관, 300명이 넘는 EHT 연구진들이 참여했다. 특히 대규모 블랙홀 관측자료를 처리하기 위해 슈퍼컴퓨터를 활용해 데이터를 분석하는 동시에 블랙홀에 대한 다량의 영상을 재현해 이를 비교하는 모의실험을 5년간 끊임없이 진행했다. 관측자료 보정과 영상화 작업 끝에 연구진은 고리 형태의 구조와 중심부의 어두운 지역인 블랙홀의 그림자를 발견했다.

연구팀은 앞으로 초대질량 블랙홀 주변의 부착흐름을 분석하는 이론을 만들어 낼 예정이다. 이를 통해 은하의 형성과 진화 과정을 밝힐 수 있을 것이며, 추가적인 연구를 통해 일반상대성이론의 정밀한 검증 등 새로운 결과들이 쏟아져 나올 것으로 전망한다.

천문연은 이번 연구에 한국우주전파관측망(KVN) 3기를 동원했다. EHT 다파장 캠페인에 참여해 궁수자리 A 블랙홀의 구조가 원형에 가까움을 확인했다. 이로부터 블랙홀의 부착원반면이 지구 방향으로 향하고 있음을 제시했다. 또 천문연 연구자들은 해외 거주 한국인 연구자들과 함께 EHT 주요 망원경인 칠레의 아타카마 밀리미터·서브밀리미터 전파간섭계(ALMA)와 하와이의 제임스 클러크 맥스웰 망원경(JCMT) 운영에 참여해 이번 연구의 관측, 자료처리, 영상화에 이르는 다양한 과정을 수행했다.

손봉원 천문연 박사는 “궁수자리 A 블랙홀은 집단지성으로 인류가 직접 관측한 블랙홀 중에 가장 가까운 블랙홀”이라며“한국천문연구원은 공동으로 운영하는 ALMA 및 JCMT 망원경 참여를 넘어 KVN이 EHT에 직접 참여할 수 있도록 준비하고 있다”고 설명했다.

이번 연구 결과는 천체물리학저널에 이날 게재됐다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr