[과학을읽다]EHT, 세계 최초 초거대 블랙홀 자기장 변화 포착

2017·2018·2021년 다년 관측 자료 분석에 韓 연구자 핵심 기여

블랙홀 영상을 포착하기 위해 운영 중인 '사건지평선망원경(Event Horizon Telescope·EHT)'이 '메시에87(M87)' 은하 중심 블랙홀의 그림자와 빛의 고리 구조를 재관측했다.

EHT는 블랙홀 영상 포착을 위해 전 세계에 산재한 전파망원경을 연결, 지구 크기의 가상 망원경을 만드는 국제협력 프로젝트이며, M87은 지구에서 약 5500만 광년 떨어진 처녀자리 은하단 중심 근처에 있는 거대한 타원 은하로, 중심에는 태양 질량의 약 65억배에 달하는 초거대 질량 블랙홀이 있다.

사건지평선망원경(EHT)으로 관측한 M87 블랙홀 영상, 왼쪽부터 2017년, 2018년, 2021년 결과를 나타내며 고리 위 가느다란 선은 자기장의 크기와 방향을 의미한다. 블랙홀의 그림자와 고리의 크기는 거의 일정하지만, 가장 밝은 부분의 위치와 자기장의 형태가 연도별로 변화하는 것을 확인할 수 있다. 우주항공청 제공.

우주항공청과 한국천문연구원은 한국 연구진이 공동 참여한 국제 공동연구 프로젝트인 EHT를 통해 M87 은하 중심 초거대 질량 블랙홀의 그림자와 빛의 고리 구조를 다시 관측했다고 16일 밝혔다.

이번에 관측된 영상은 2021년에 관측된 것으로 인류 최초 블랙홀 사진을 공개한 2017년과 그 이듬해 2018년 자료에 이어 3년 후의 블랙홀 모습을 보여준다.

천문연과 경희대학교, 울산과학기술원(UNIST) 등을 중심으로 한 한국 연구진은 2017, 2018, 2021년 자료를 비교 분석해 M87 블랙홀의 시간에 따른 변화를 집중적으로 살폈다.

한국 연구진은 블랙홀 주변 자기장 모습의 변화를 분석하는 과정에서 직접 개발한 소프트웨어를 활용해 EHT에 핵심적으로 기여했다. EHT는 블랙홀 그림자(중심 검은 부분)와 그 주변 빛의 고리 크기는 일정했으나, 빛의 고리 방향, 즉 블랙홀 주변 자기장의 나선형 모양이 연도별로 변하는 것을 확인했다.

특히 2021년에는 자기장의 회전 방향이 2017년과 반대로 나타났다. 이런 자기장 변화는 빛을 방출하는 영역의 내부 자기장 구조와 주변 물질에 의한 영향이 복합적으로 작용한 결과로 해석된다. 이는 블랙홀 부근의 물질이 매우 역동적으로 움직이고 있음을 보여주며, 기존 이론을 보완할 추가 연구가 필요함을 시사한다.

EHT는 2017년을 시작으로 2018, 2021, 2022, 2024, 2025년에 M87을 관측하며 새로운 연구 성과를 지속해서 발표하고 있다.

EHT는 2026년 세계 최초로 그동안 연간 1장 수준으로 포착하던 블랙홀 이미지를 내년에는 3개월간 집중 관측, 2주당 1장의 이미지를 포착해 블랙홀의 단기간 변화를 동영상화할 계획이다. 이런 향후 프로젝트에는 천문연이 운영하는 한국우주전파관측망(KVN)이 직접 참여할 예정이다.

손봉원 천문연 책임연구원은 "이번 결과를 비롯한 주요 연구를 한국의 젊은 연구자들이 이끌고 있다"면서 "차세대 핵심 기술 개발 역시 한국이 주도하는 등 EHT의 블랙홀 연구에서 한국은 이제 핵심 국가라고 자부한다"고 말했다.

강경인 우주청 우주과학탐사부문장은 "이번 성과는 블랙홀이라는 우주의 극한 환경을 이해하는 데 한 걸음 더 다가선 중요한 결과"라면서 "앞으로도 세계적 수준의 우주 관측연구를 통해 인류의 지식 지평을 넓히고, 대한민국이 우주과학을 선도할 수 있도록 적극 지원하겠다"고 전했다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr