블랙홀 자기장 강도 첫 추정… 10광년 거리까지 소실 안돼

M87 블랙홀에서 뿜어져 나온 제트의 복사냉각 분포도

국내 연구진이 참여한 국제 공동연구팀이 M87(처녀자리 은하단에 위치) 블랙홀 제트의 자기장 강도를 추정해냈다.

한국천문연구원은 M87 블랙홀로부터 약 2∼10광년 떨어진 거리에서 제트의 자기장 강도를 0.3에서 1가우스(지구 자기장 크기는 0.2∼065가우스)로 추정했다고 30일 밝혔다.

M87은 2019년 사전지평선망원경(EHT)을 이용해 인류가 최초로 관측한 블랙홀이다. 천문학자들은 블랙홀로부터 방출되는 제트 형성에 자기장이 깊게 관여하고 있을 것으로 추측하고 있다. 제트는 기체와 액체 등 물질의 빠른 흐름으로, 블랙홀 주변의 강력한 자기장과 부착원반, 블랙홀의 상호작용을 통해 강력한 제트 방출 현상이 발생한다. 지금까지 제트의 자기장 강도는 제트의 밀도가 높은 블랙홀 근처에서만 제한적으로 추정이 가능했다.

하지만 블랙홀로부터 멀리 떨어진 제트의 자기장 강도를 추정한 것은 이번이 처음이다.

연구팀은 제트가 방출되는 과정에서 제트 내 플라즈마가 냉각되는 '싱크로트론 복사냉각 현상'을 분석해 자기장 강도를 추정했다. 복사냉각은 자기장 강도의 제곱에 반비례해 서로 다른 주파수대(22㎓, 43㎓)에서 관측한 복사냉각 분포를 분석하면 자기장 강도를 추정할 수 있다.

연구팀은 블랙홀에서 약 2∼10만 광년 떨어진 거리에서 제트의 자기장 강도를 0.3에서 1가우스로 추정했는데, 이는 M87 제트의 자기장이 블핵홀 중심부에서 약 10광년 거리까지 방출되는 동안 다른 외부 요인에 의해 소실되지 않았음을 의미한다.

제1저자로 연구에 참여한 노현욱 천문연 박사는 "제트 자기장의 전반적인 분포를 파악하고, 기존 제트 이론 연구와 비교해 제트 형성 기작을 검증해 나갈 계획"이라고 말했다.

한편 이번 연구에는 천문연의 한국우주전파관측망(KVN), 일본국립천문대의 일본우주전파관측망이 공동 운영하는 7개 전파망원경으로 구성된 한일 공동 우주전파관측망(KaVA)이 활용됐다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr