태양 질량의 무려 300억 배…초거대 ‘괴물 블랙홀’ 발견 [아하! 우주]

[서울신문 나우뉴스]

블랙홀의 가상 그래픽 이미지. 사진=ESA/Hubble, Digitized Sky Survey, Nick Risinger(skysurvey.org), N. Bartmann

우리 태양 질량의 무려 300억 배가 넘는 것으로 추정되는 거대한 '괴물 블랙홀'이 발견됐다. 최근 영국 더럼 대학 연구팀은 지구에서 약 27억 광년 떨어진 '아벨(Abell) 1201' 은하단(銀河團)에서 태양 질량의 무려 300억 배에 달하는 극초거대질량 블랙홀을 발견했다는 연구결과를 발표했다.

역대 발견된 것 중 가장 큰 블랙홀 중 하나로 평가받는 이 블랙홀은 인간의 머리로는 상상하기 힘든 숫자로 설명된다. 먼저 이 블랙홀은 우리 태양의 약 300억 배가 넘는 질량을 갖고 있어 우리은하 중심에 위치한 궁수자리 A* 블랙홀보다도 무려 5000배는 더 크다.

블랙홀의 그래픽 이미지

블랙홀은 우리의 태양 질량과 비교해 ‘체급’을 나누는데 태양보다 수십 만 배 이상 큰 초질량 블랙홀과 태양보다 3배 이상 큰 항성질량 블랙홀로 구분한다. 특히 우주에는 인간의 상상을 훌쩍 뛰어넘는 블랙홀도 존재하는데 태양의 100억 배 이상 질량을 가진 이같은 블랙홀을 '극초거대질량 블랙홀'(ultramassive black hole)이라 부른다. 　

특히 이번 블랙홀은 중력렌즈 효과와 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 활용해 처음으로 발견돼 전문가들의 관심을 모으고 있다. 중력렌즈는 아인슈타인의 상대성 이론에 따라 빛이 시공간을 지나면서 질량이 큰 천체 옆에서 휘어지는 현상을 이용한 것이다. 먼 별이나 은하에서 나온 빛은 은하나 은하단의 중력장에 들어가면 마치 렌즈에 들어간 빛처럼 경로가 굴절되면서 확대된다. 과학자들은 중력렌즈의 도움을 받아 멀리 떨어진 천체를 10~20배 정도 더 밝게 볼 수 있다.

더럼 대학 연구팀은 중력렌즈 효과로 은하의 빛이 휘고 확대된 이미지를 허블우주망원경으로 포착한 후 슈퍼컴퓨터로 시뮬레이션했다.

더럼 대학 연구팀은 중력렌즈 효과로 은하의 빛이 휘고 확대된 이미지를 허블우주망원경으로 포착했으며, 또 이를 슈퍼컴퓨터를 활용해 수십 만 번 시뮬레이션했다. 이 결과 태양 질량의 무려 300억 배에 달하는 극초거대질량 블랙홀의 존재가 확인된 것.

연구를 이끈 제임스 나이팅게일 박사는 "태양 질량의 300억 배에 달하는 블랙홀은 지금까지 발견된 것 중 가장 큰 것 중 하나"라면서 "이론적으로 블랙홀이 얼마나 커질 수 있는지에 대한 상한선에 있기 때문에 매우 흥미로운 발견"이라고 설명했다.

특히 그는 "이번에 발견된 블랙홀은 다른 거대 블랙홀과는 달리 그다지 활동적이지 않는 것이 특징"이라면서 "중력렌즈 효과를 활용하면 이처럼 멀리있는 비활동성 블랙홀도 연구가 가능하다는 것이 확인됐다"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 확인하는데 이번에 중력렌즈를 통한 방법도 새 블랙홀 발견의 가능성을 열었다.

 

 

박종익 기자 pji@seoul.co.kr