은하 중심 블랙홀 주변을 공전하는 어린 별 포착[아하! 우주]

[서울신문 나우뉴스]

은하 중심 블랙홀 주변을 공전하는 어린 별 (노란 사각형 안) Credit: Astronomy & Astrophysics (2024). DOI: 10.1051/0004-6361/202449729)

우리 은하에서 가장 큰 블랙홀은 지구에서 2만 7천 광년 떨어진 궁수자리 A* (Sagittarius A*)다. 궁수자리 A*는 태양 질량의 400만 배에 달하는 거대 질량 블랙홀로 은하계 중앙에 위치해 있다. 지구를 포함한 태양계 행성들이 태양을 중심으로 공전하는 것처럼 수천억 개에 달하는 은하계의 별들은 궁수자리 A*를 중심으로 공전한다.

과학자들은 지난 수십 년 동안 궁수자리 A*와 그 주변부를 집중 관측해왔다. 지구에서 관측할 수 있는 가장 가까운 거대 질량 블랙홀일 뿐 아니라 거대한 중력으로 은하계 전체에 큰 영향을 미치기 때문이다. 그리고 그 과정에서 궁수자리 A* 주변에 많은 별이 있다는 사실을 확인했다.

과학자들은 궁수자리 A* 블랙홀의 강력한 중력에 잡혀 안쪽으로 떨어지지 않기 위해 초속 수천km의 엄청난 속도로 공전하는 별들을 S별이라고 명명했다. 그런데 궁수자리 A* 주변에는 별만 있는 게 아니라 가스 구름도 존재했다.

독일 쾰른 대학의 플로리안 페이스커 박사가 이끄는 연구팀은 2012년 포착된 가스 구름의 정체를 확인했다. 이 가스 구름 안에는 태어난 지 얼마 되지 않는 어린 별인 YSO (young stellar objects)이 숨어 있었다. 이 어린 별 역시 블랙홀로 떨어지지 않기 위해 벌떼처럼 모여 초속 수천km 이상의 속도로 공전하고 있었다.

연구팀에 따르면 언뜻 불규칙해 보이는 궁수자리 A* 주변 별들은 사실 벌떼처럼 나름의 질서를 지니고 서로 충돌하지 않게 편대를 이루며 공전한다. 그러나 이들 가운데 일부는 결국 블랙홀로 끌려가 흡수된다.

본래 과학자들은 거대 질량 블랙홀 주변에서는 새로운 별이 잘 생기지 않기 때문에 대부분 나이 든 별이 잡아먹힌다고 생각했다. 그러나 이번 관측 결과는 블랙홀의 무자비한 중력 앞에 나이는 상관없다는 사실을 보여준다.

주변의 별을 사정없이 잡아당기는 블랙홀의 중력은 사실 은하의 성장과 진화를 조절하는 중요한 인자로 현재 우리가 살고 있는 은하를 만드는 데 큰 역할을 담당했다. 지속적인 관측을 통해 과학자들은 블랙홀 주변 별과 블랙홀의 상호 작용을 더 분명히 밝혀낼 것이다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com