우리은하 중심에 있는 블랙홀은 어떤 모습? 최초 관측 성공

2019년 첫 블랙홀 영상 획득한 국제연구팀 성과
다른 환경서 같은 현상 관측 일반상대성론 재입증
EHT에 한국천문연 등 7개 기관 9명 연구자 참여

국제블랙홀연구협력집단인 ‘사건지평선망원경’(EHT) 연구팀이 우리은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀 ‘궁수자리 A’ 영상을 처음 획득했다. EHT 제공

우리은하 중심부에 위치한 초대질량 블랙홀 영상이 최초로 공개됐다.

국제블랙홀연구협력집단인 ‘사건지평선망원경’(EHT) 연구팀은 12일(한국시각) 밤 10시에 “사건지평선망원경으로 우리은하 중심에 있는 초대질량 천체인 ‘사지-에이-스타’(Sgr A*·궁수자리 A*)를 관측했다”고 밝히며 영상을 공개했다.

사건지평선망원경연구팀은 지난 2019년 4월10일 처녀자리은하단 중심부의 거대은하 M87 중심에 있는 초대질량 블랙홀(Vir A*)을 관측한 영상을 공개한 바 있다. 이런 연구 성과를 토대로 2020년에는 블랙홀을 발견한 공로로 로저 펜로즈 영국 옥스퍼드대 교수 등 3명의 천문학자들이 노벨물리학상을 받았다.

2019년 처음 공개된 처녀자리은하단 M87은하 중심의 블랙홀 영상. EHT 제공

궁수자리 A 블랙홀은 지구에서 2만7천광년 떨어져 있다. 블랙홀 영상 관측한다는 것은 달 위에 놓여 있는 도넛을 지구에서 보는 것과 같다. 연구팀은 이 영상을 얻으려 그린란드에서 남극에 이르기까지 전 지구에 걸쳐 전파망원경 8개를 연결해 지구 규모의 가상 망원경을 만들었다.

블랙홀은 빛조차 흡수해버려 직접 관측할 수 없지만 영상에는 블랙홀 주위에 빛나는 가스, 밝은 고리 형태의 구조, 중심부의 어두운 블랙홀 그림자가 뚜렷이 나타난다. 연구팀은 태양보다 400만배 무거운 궁수자리 A 블랙홀의 강력한 중력에 의해 휘어진 빛을 포착했다.

세계 과학자 300여명이 참여하고 있는 연구팀에 한국에서는 한국천문연구원(천문연)과 경북대, 서울대, 연세대 등 7개 기관과 9명의 과학자가 참여했다.

손봉원 천문연 책임연구원은 “M87은하 블랙홀과 우리은하 궁수자리 A 블랙홀이 서로 다른 환경과 서로 다른 질량임에도 비슷하게 보인다는 사실, 같은 방식으로 설명할 수 있다는 점을 확인했다는 점에 이번 발견의 의의가 있다”고 말했다. 김재영 경북대 천문대기과학과 교수는 “아인슈타인의 일반상대성이론이 재입증된 연구 성과”라고 표현했으며, 제프리 바우어 대만 천문학및천체물리학연구소 연구원은 “블랙홀 고리의 크기가 아인슈타인의 일반상대성 이론 예측과 상당히 부합했다”고 했다.

우선 M87은하는 몇백만 광년 크기인 거대 타원은하인 데 비해 우리은하는 수만 광년 크기의 작은 나선은하이다. M87은하 블랙홀 질량은 우리은하 궁수자리 블랙홀의 1500배에 이른다.

연구팀의 관측 결과는 이날치 <천체물리학저널> 특별호에 실렸다.

이근영 기자 kylee@hani.co.kr