[아하! 우주] 1초당 지구 하나씩 꿀꺽..초고속 성장하는 초거대 블랙홀 발견

[서울신문 나우뉴스]

블랙홀의 그래픽 이미지

초당 지구 하나 쯤 되는 질량을 꿀꺽 삼키며 빠른 속도로 성장 중인 블랙홀이 관측됐다. 최근 호주국립대학(ANU) 연구팀은 역대 관측된 블랙홀 중 가장 빠른 속도로 성장 중인 초질량 블랙홀(supermassive black hole)이 켄타우로스자리에서 포착됐다고 밝혔다.

무려 90억 년의 나이로 추정되는 이 블랙홀은 인간의 머리로는 상상하기 힘든 숫자로 설명된다. 먼저 이 블랙홀은 우리 태양의 약 30억 배에 달하는 질량을 갖고 있어 우리은하 중심에 위치한 궁수자리 A* 블랙홀보다도 무려 500배는 더 크다. 특히 주위 물질을 닥치는대로 삼키는 과정에서 밝은 빛을 내는데, 이 수준이 우리은하의 모든 별에서 나오는 빛보다 7000배는 더 밝게 만들 만큼의 에너지를 방출한다. 이에 ANU 연구팀은 이 블랙홀을 밝게 빛나는 초대형 블랙홀인 퀘이사 ‘SMSS J114447.77-430859.3’(이하 J1144)로 명명했다.

호주 ANU 연구팀이 관측한 블랙홀 SMSS J114447.77-430859.3. 파란색 원 영역이다.

흥미로운 점은 더 있다. J1144와 비슷한 크기의 다른 블랙홀들의 경우 수십억 년 전 성장을 멈췄지만 이 블랙홀은 여전히 주위 물질을 흡수하면서 지금도 커지고 있다는 사실이다. 이에대해 연구팀은 J1144의 빠른 성장 원인이 명확하지 않다고 선을 그으면서도 우주 역사에서 그 해답을 추측했다.

논문의 수석저자인 크리스토퍼 온켄 연구원은 “아마도 2개의 큰 은하가 서로 충돌하면서 이 블랙홀에 엄청난 양의 물질을 공급하고 있는 것 같다”면서 "우주의 역사를 보면 은하 사이에 수많은 충돌과 합병이 일어났고 그 과정에서 블랙홀도 많이 성장했다"고 설명했다. 이어 "다만 현재 우주 나이의 절반 정도인 70억 년을 돌아본다면 J1144만큼 빠르게 성장하는 블랙홀은 이제까지 볼 수 없었다"고 덧붙였다.

우리은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀인 궁수자리 A*(A별)의 실제 촬영 이미지. 중심의 검은 부분은 블랙홀과 블랙홀을 포함하는 그림자이고, 고리의 빛나는 부분은 블랙홀의 중력에 의해 휘어진 빛이다.​

한편 SF영화의 소재로도 등장하는 블랙홀은 질량이 매우 큰 별의 진화 마지막 단계에서 만들어지며 강력한 중력으로 모든 것을 빨아들이는 시공간 영역을 말한다. 특히 블랙홀은 빛 조차도 흡수하기 때문에 직접 관측할 수 없다. 다만 전문가들은 블랙홀이 강력한 중력으로 주변에서 많은 물질을 흡수하면서 제트(jet)라는 강력한 물질의 흐름을 방출한다는 사실을 통해 그 존재를 확인한다.

이번 연구결과는 학술지 ‘호주천문학회 출판물’(Publications of the Astronomical Society of Australia) 최신호에 실렸다.

박종익 기자 pji@seoul.co.kr

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