[오늘과학] 역대급 규모 초거대질량 블랙홀, 애니메이션으로 탄생

미국우주항공국(NASA) 고다드우주비행센터

허블우주망원경으로 관측한 초거대질량블랙홀을 구현한 미국우주항공국(NASA)의 애니메이션. 미국우주항공국(NASA) 제공

미국우주항공국(NASA) 고다드 우주비행센터가 태양질량의 10만 배에서 600억 배 이상에 이르는 초거대질량 블랙홀을 표현한 애니메이션을 1일(현지시간) 공개했다. 허블우주망원경이 존재를 확인한 이 블랙홀들은 지금까지 확인된 블랙홀 중 가장 큰 질량을 가진 것으로 추정된다.

블랙홀은 중력이 강하고 어두운 데다 너무 멀리 있어 오랫동안 직접 관측되지 못했다. 2019년 사건지평선망원경(EHT) 연구팀이 8개 대륙에 위치한 전파망원경을 통해 블랙홀을 직접 관측한 것이 블랙홀을 직접 촬영한 첫 사례였다. 이번에 애니메이션으로 구현된 관측 사례는 허블우주망원경을 사용해 블랙홀의 존재를 일부 직접적으로 확인한 것이다.

블랙홀의 존재는 블랙홀의 ‘그림자’를 통해 확인할 수 있다. 블랙홀 주변에 발생한 빛과 전파는 강한 중력으로 휘어지는데 이 빛이 우리가 볼 수 없는 블랙홀 가운데를 비추면서 블랙홀의 윤곽이 드러나게 한다. 제레미 슈닛 NASA 고다드 우주비행센터 연구원은 “이번에 허블망원경이 확인한 블랙홀은 100개 이상의 초대질량 거대블랙홀의 존재를 보여줬다”고 말했다.

NASA가 구현한 애니메이션은 10개의 거대 블랙홀의 최소~최대 크기를 가늠하는 내용을 담았다. 태양계의 주요 행성들과 크기를 비교하면서 그 규모를 비교할 수 있도록 구성됐다. 한 거대 블랙홀은 그림자의 지름이 수성 궤도의 절반 정도에 이르는 것으로 분석됐다. 가장 큰 크기의 블랙홀은 태양질량의 600억배 이상으로 추정됐다. 연구팀은 “빛의 속도로 이 블랙홀 그림자의 주변을 돌아도 수 주가 소요될 것”이라고 설명했다.

작은 크기의 블랙홀도 있었다. 한 블랙홀은 태양의 10만배 정도의 질량이었지만 극도로 압축돼 있어서 크기 자체는 태양보다 작은 것으로 나타났다.

연구팀은 이번에 애니메이션에 담긴 거대 블랙홀 중 2개는 약 2억5000만년 안에 서로 합쳐질 수 있다고 말했다. 지구로부터 약 1600만광년 떨어진 이 블랙홀들은 각각 태양질량의 600만배, 1억5000만배 규모다. 아이라 소프 고다드우주센터 연구원은 “거대 블랙홀이 결합할 때는 아주 큰 에너지가 발생한다”며 “천문학자들은 블랙홀의 결합에 대처하기 위해 다양한 연구를 진행하고 있다”고 말했다.

[박정연 기자 hesse@donga.com]