1000만개 별 사이 작은 구멍… 우리은하 중심 ‘중간질량 블랙홀’ 증거 찾았다[달콤한 사이언스]

오메가 센타우리 성단 별 분석
태양 질량의 최소 8200배 추정

허블 우주 망원경으로 관측한 우리은하 내 ω 센타우리 성단에서 중간질량 블랙홀이 있을 것으로 추정된 지역. 미국항공우주국(NASA)·유럽우주국(ESA) 제공

우리은하의 구상성단 중 가장 거대한 오메가 센타우리(ω 센타우리) 성단에서 중간질량 블랙홀의 존재를 찾아냈다.

독일 막스플랑크 천문학연구소, 포츠담 라이프니츠 천체물리학연구소를 중심으로 미국, 이탈리아, 호주, 칠레, 영국, 오스트리아 7개국 연구진으로 구성된 공동 연구팀은 우리은하 내 ω 센타우리 성단에서 빠르게 움직이는 별들을 관측하는 데 성공해 중간질량 블랙홀의 존재에 대한 간접 증거를 발견했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 7월 11일자에 발표됐다.

블랙홀은 태양 질량의 5~150배에 불과한 항성질량 블랙홀부터 은하 중심에서 발견되는 태양 질량의 10만 배 이상인 초질량 블랙홀에 이르기까지 다양한 크기로 존재하는 것으로 알려졌다. 그렇지만 태양 질량의 150~10만 배 사이의 중간질량 블랙홀은 거의 발견되지 않았다.

ω 센타우리는 핼리 혜성을 발견한 1677년 영국 물리학자 에드먼드 핼리가 훗날 나폴레옹의 유배지로 유명해진 세인트헬레나섬에서 발견한 구상성단이다. 지구에서 약 1만 5800광년 떨어져 있고, 지름만 약 150광년에 달하며 약 1000만개의 별들이 포함돼 있고 총 질량은 태양의 400만 배에 이른다. ω 센타우리는 큰 질량과 복잡한 항성군 등의 특성으로 인해 중간질량 블랙홀이 있을 것으로 추정된 곳이다. 실제로 2008년에 처음으로 ω 센타우리 중심에 중간질량 블랙홀이 존재할 수 있다는 분석 결과가 발표되기도 했다.

연구팀은 허블 우주 망원경의 관측 자료를 바탕으로 ω 센타우리 성단 중심 근처 별의 움직임을 분석했다. 그 결과 ω 센타우리 성단 중심 지역에서 별 7개가 빠르게 움직이는 것이 관찰됐다. 이는 ω 센타우리 중심에 중간질량 블랙홀이 존재한다는 것을 시사한다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 이 블랙홀의 질량이 최소 태양 질량의 8200배일 것으로 추정했다.

유용하 과학전문기자