[표지로 읽는 과학] 역사상 최대 규모 블랙홀 제트 발견

네이처 제공

국제학술지 '네이처'는 이번주 표지로 블랙홀이 방출하는 '제트'의 모습을 실었다. 제트는 블랙홀이 물질을 빨아들일 때 발생하는 강력한 방사선과 물질이 블랙홀 밖으로 뿜어져 나온 것이다. 빛의 속도에 가까운 속도로 이동할 수 있으면서 거대한 크기를 가진 것으로 추정된다. 길이는 통상 수천에서 수백만 광년(1광년은 빛이 1년 동안 이동하는 거리로 약 9조4600억km)에 이른다.

제트를 구성하는 강력한 방사선과 입자는 우주의 물질 흐름에 영향을 미친다. 또 제트의 규모는 블랙홀이 형성된 시기를 가늠하는 지표가 된다. 이러한 이유로 제트는 우주가 형성된 과정을 연구하는 데 중요한 것으로 여겨진다.

마르테인 우이 미국 캘리포니아 공대(칼텍) 연구진 등이 참여한 국제 공동연구팀은 관측 사상 가장 큰 규모의 제트를 관측한 연구 결과를 19일(현지시간) 국제학술지 '네이처'에 발표했다.

연구팀은 저주파 전파망원경인 로파(LAFAR)를 사용해 이번 제트를 관측했다. 그리스 신화에 등장하는 거대한 거인인 '포르피리온'의 이름을 따 명명됐다.

분석 결과 포르피리온의 생성 시기는 63억년 전으로 추정됐다. 우주의 나이인 138억년의 절반 정도로 상대적으로 '젊은 블랙홀'에서 생성된 것으로 파악됐다.

길이는 2300만 광년에 달했다. 앞서 학계에선 가장 큰 제트의 길이를 1630광년 정도로 추정했는데 이를 훨씬 뛰어넘는 규모다. 포르피리온의 길이는 당초 2096만 광년 수준으로 예상됐지만 수학적 모델링을 통해 계산한 결과 2200만 광년에서 최대 2300만 광년 수준인 것으로 나타났다.

연구팀은 포르피리온의 관측이 '젊은 우주'의 형성에 많은 영향을 미쳤을 것이라고 말했다. 포르피리온이 확장되면서 우주에 퍼뜨렸을 열 에너지나 자기장은 기존 우주 이론과 다른 이론의 단서가 될 수 있다고 설명했다.

연구팀은 "포르피리온처럼 거대한 블랙홀 제트가 우주에는 훨씬 더 많을 것으로 예상된다"며 "이번 발견은 우주에 대한 우리의 이해를 바꿀 수 있는 계기가 될 것"이라고 밝혔다.

[박정연 기자 hesse@donga.com]