"질문이 중요..블랙홀 존재 확신도 호기심서 나왔다"

벨물리학상 수상자, '과학혁신 컨퍼런스'서 초대질량블랙홀 연구 설명
"예상치 못한 결과 과학 즐거움으로, 우주 이해 발전 기대"

[이데일리 강민구 기자] “블랙홀 존재를 확신할 수 있었던 기회도 과학적 호기심에서 나왔습니다. 해답보다 더 많은 질문을 찾아야 과학 발전이 이뤄질 수 있습니다.”

안드레아 게즈 UCLA 교수.(사진=노벨상위원회)

‘2020년 노벨물리학상’을 받은 안드레아 게즈 UCLA 교수는 최종현학술원이 주최한 ‘과학혁신 컨퍼런스’에서 이같이 설명했다. 안드레아 게즈 교수는 독일의 천문학자 라인하르트 겐젤과 함께 우리은하 중심에 태양 보다 400만배 무거운 궁수자리A 블랙홀이 있다는 것을 입증한 연구자다. 그는 초대질량 블랙홀의 가능성을 확실성으로 바꾸면서 여성으로서는 네 번째로 영예를 안았다.

블랙홀은 애초 빛을 포함한 모든 물질을 흡수하고, 중심부에는 모든 자연법칙이 적용되지 않는 특이점이 있는 것으로 알려진 초거대 질량의 천체다. 앨버트 아인슈타인도 블랙홀 존재에 대해서는 의문을 가졌다. 그런 가운데 우주의 탄생부터 은하의 비밀에 대한 질문부터 시작했던 연구가 지난 30여 년 동안 적외선 관측기술의 발전 등에 힘입어 초대질량 블랙홀 존재 입증까지 이어졌다.

질문을 던지고, 답을 구하는 과정에서 예상하지 못했던 결과들이 나올 때 과학하는 즐거움도 느낄 수 있다고 했다. 그는 지난 30여 년 동안 은하 중심에 초대질량 블랙홀 존재 여부에 대한 질문에 답하기 위한 연구를 해왔다. 적외선 파장 영역을 관측하는 하와이의 켁 천문대의 지상관측망원경을 이용해 천체물리학적 관점에서 초대질량 존재 질문을 시험했다. 그는 “중력 작용 방법을 가장 잘 설명한 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 어떻게 작용하는지가 천문학이나 천체 물리학 관점서 흥미로운 질문이자 연구대상”이라며 “은하형성 과정에서 블랙홀의 역할을 찾으려는 시도를 해왔다”고 설명했다.

블랙홀 연구는 때로는 기존 물리 세계에 대한 설명이 정확하지 않다는 사실을 보여주기도 한다. 블랙홀이 우리은하 중심에 있는 미지의 것들이나 예상하지 못했던 것들을 연결하고, 일반 블랙홀이 생각보다 더 거대하고, 예상보다 자주 일어난다는 사실도 확인할 수 있었던 배경이다. 10억 년 이상으로 오래된 별들이 초대질량 블랙홀 주변에 집중적으로 몰려 있어야 한다는 이론이나 관측법도 있었지만 이러한 틀을 깨는 발견들도 이뤄졌다.

안드레아 게즈 교수가 초대질량 블랙홀 존재 규명에 지름 10m 규모 지상관측망원경을 이용했다면 최근에는 30m 지름의 망원경이 도입되고, 우주로 제임스웹우주망원경을 보내면서 우주에 대한 근원적인 물음에 답을 구하는 연구도 빨라지고 있다. 해상도 문제부터 지구 대기 때문에 발생하는 영상 왜곡 현상 등을 극복하기 위한 차세대 적응광학 시스템 연구가 이뤄지면서 우주의 비밀을 파헤치는데 나아가고 있는 셈이다.

안드레아 교수는 “우주망원경으로 우주론적, 은하의 군집화, 가장 먼 은하는 무엇인지 질문에 대한 답을 찾고 있는 만큼 지상망원경도 발전하면서 더 많은 우주의 비밀을 파헤칠 수 있다”고 설명했다.

그러면서 그는 “우리가 보는 우주는 빙산의 일각인데 우리은하 중심의 별들을 관측하고, 질문을 던질 수 있다는 점이 기쁘다”며 “앞으로 지구대기왜곡 현상 등을 극복하면서 슈퍼컴퓨팅 발전 등이 함께 이뤄져 인류의 관측기술이 향상되면 우주에 대한 더 흥미로운 발견으로 이어질 수 있다”고 덧붙였다.

강민구 (science1@edaily.co.kr)