우주는 지뢰밭?…안드로메다 은하서 ‘티 안 나게 생성’ 블랙홀 발견

지구서 250만광년 ‘태양 13배 질량 별’
‘빛 방출’ 강력 폭발 없이 블랙홀 전환
우주 도처 블랙홀 존재할 가능성 대두

안드로메다 은하에 있는 별 ‘M31-2014-DS1’ 상상도. 미국 항공우주국(NASA) 제공

수명이 다한 뒤 대폭발을 일으키지 않고 ‘블랙홀’로 변하는 별이 발견됐다. 이런 블랙홀의 존재가 우주에서 입증된 것은 이번이 처음으로, 조용히 생성된 블랙홀이 지구 밖 도처에 깔려 있을 가능성을 시사한다.

컬럼비아대 과학자들을 중심으로 한 미국 연구진은 12일(현지시간) 지구에서 250만광년 떨어진 안드로메다 은하에서 강력한 빛 방출이 동반되는 초신성 폭발 없이 블랙홀로 바뀐 별을 발견했다고 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스’에 실렸다.

연구진이 발견한 별 이름은 ‘M31-2014-DS1’이다. 연구진은 미국 항공우주국(NASA)이 운영하는 네오와이즈 우주망원경에 2005~2023년 찍힌 우주 관측 데이터를 분석했다.

그랬더니 M31-2014-DS1은 2014년 급작스럽게 밝아졌다가 2016년 돌연 확 어두워지더니 2023년에는 밝기가 원래의 1만분의 1로 떨어지며 사실상 소멸해 버렸다. 다른 관측 기기로도 교차 검증을 했지만, 단순히 우주 먼지에 별빛이 가려진 것이 아니라 정말로 우주에서 자취를 감춘 것이었다. 연구진은 M31-2014-DS1이 빛을 포함한 모든 물질을 빨아들이는 블랙홀로 변한 것으로 해석했다.

일반적으로 블랙홀은 태양보다 20배 이상 무거운 별이 더 이상 수소핵융합을 할 수 없을 때 발생한다. 이렇게 별로서 수명이 다한 무거운 별은 순간적으로 강력한 빛을 내뿜는 초신성 폭발을 일으킨 뒤 주변의 모든 물질을 빨아들이는 ‘중력 끝판왕’, 즉 블랙홀로 변한다.

그런데 이번 M31-2014-DS1은 블랙홀이 되기에는 가볍다. 질량이 태양의 13배에 그친다. 그런데도 블랙홀이 됐고, 대폭발이라는 일반적인 형성 과정까지 건너 뛰었다. 이런 일은 우주에서 관측을 통해 명확히 입증된 것은 이번이 처음이다. 연구 결과대로라면 우주에는 예상보다 블랙홀이 훨씬 많이 존재할 수 있는 셈이다.

연구진은 제임스 웹 우주망원경 같은 최신 관측기기로 추가 연구를 할 계획을 세웠다. 블랙홀 주변에 존재하는 먼지를 분석해 붕괴 당시 방출된 에너지를 계산할 예정이다.

이정호 기자 run@kyunghyang.com