"블랙홀, 주변물질 어떻게 빨아들일까"…`부착원반` 구조 관측 `실마리` 찾아

천문연, 국제공동연구팀 '부착원반' 세계 최초 포착
블랙홀 주변 고리구조 형성에 역할..주변 물질 흡수

블랙홀의 부착원반과 제트를 나타낸 상상도. 천문연 제공

천문연은 M87 은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀의 부착원반 구조를 영상화하는 데 성공했다. 천문연 제공

한국과 미국 등 국제공동연구팀이 M87 은하 중심에 위치한 초대질량 블랙홀의 고리 모양인 '부착원반' 모습을 처음으로 관측하는 데 성공했다.

한국천문연구원은 국제 공동연구팀이 전 세계에 흩어져 있는 망원경 등을 이용해 M87 은하 중심부에 있는 블랙홀의 그림자와 강력한 제트, 부착원반 등을 동시에 포착했다고 27일 밝혔다.

블랙홀은 강한 중력으로 주변 물질들을 흡수하는데, 이 물질들은 블랙홀 중심부에 부착원반(블랙홀이 근처의 기체들을 중력으로 끌어들이는 부착으로 빛을 내며 형성된 모양) 구조를 이루는 것으로 추정해 왔다. 이제까지 블랙홀 부착원반 존재에 대한 간접적인 증거는 제시됐으나, 구조를 분해해 영상화한 적은 없었다.

연구팀은 이번 관측으로 부착원반에서 나온 빛이 블랙홀 주변의 고리 구조를 만들어 내는 데 중요한 역할을 한다는 사실을 발견했다. 또한 M87과 같은 무거운 타원 은하의 블랙홀들이 주변의 물질들을 천천히 흡수한다는 기존 예측도 증명해 냈다.

연구팀은 초대질량 블랙홀의 그림자와 제트도 동시에 포착했다. 이 결과는 블랙홀이 강한 중력으로 주변 물질을 흡수할 뿐 아니라, 빠른 속도로 움직이는 제트를 만들어 블랙홀로부터 멀리 떨어진 별과 은하들의 진화에도 영향을 줄 수 있음을 시사하는 것이라고 연구팀은 설명했다.

아울러, 연구팀은 3.5㎜ 빛 파장대에서 블랙홀 주변의 고리 구조를 발견했는데, 이 고리구조의 크기는 기존 EHT(사건지평선망원경)으로 관측한 것에 비해 약 50% 컸다고 덧붙였다. 블랙홀 주변의 고리 구조는 천문연이 이미지 감도와 분해능을 크게 높인 칠레의 아타카마 밀리미터·서브밀리미터 전파간섭계 'ALMA' 역할이 컸다.

박종호 천문연 선임연구원은 "블랙홀 부칙원반 구조 관측을 통해 블랙홀이 주변 물질을 어떤 방식으로 흡수하는지, 그 과정에서 어떻게 막대한 에너지를 분출시켜 별과 은하의 진화에 어떤 영향을 미치는지를 파악할 수 있는 중요한 실마리가 될 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '네이처(27일자)'에 실렸으며, 4명의 천문연 연구자를 포함해 121명이 연구에 참여했다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr