괴물 블랙훌 포착, 어떻게 생긴 걸까?

괴물 블랙훌 포착, 어떻게 생긴 걸까?

‘괴물 블랙홀’이 포착돼 화제가 되고 있다.

미항공우주국(NASA)의 누스타(NuSTAR; Nuclear Spectroscopic Telescope Array) 우주망원경이 두 은하의 충돌로 인해 ‘괴물 블랙홀’이 탄생하고 있는 현장을 잡아냈다.

천문학자들은 이전에도 여러 블랙홀이 별을 삼키는 과정을 목격해왔지만, 이번처럼 별을 쉽게 삼키지 못하는 경우는 이례적인 일이라고 한다. 이는 블랙홀이 삼키려는 별이 ‘30억 광년’이라는 먼 거리에 떨어져 있기 때문이다.

블랙홀 현상을 추적하기 위해 우주로 쏘아올려진 누스타는 고에너지 X선 자기장 영역을 관측할 수 있는 위성 망원경이다. 충돌한 두 은하는 Arp 299로 통칭되는 것으로, 지구로부터 1억 3400만 광년 거리다.

누스타 X선 망원경은 오른쪽 은하 속에 숨어 있는 블랙홀이 주변의 우주먼지와 가스를 무서운 속도로 집어삼키고 있다는 사실을 알아냈다. 반면, 다른 은하의 블랙홀은 가스 속에서 휴면 상태인 것으로 알려졌다. 이 발견은 은하 진화 과정에서 합병된 은하 속의 블랙홀이 어떻게 덩치를 키워가는가를 규명하는 데 크게 기여할 것으로 과학자들은 보고 있다. 블랙홀이 가스를 최초로 빨아들이는 계기와 메커니즘은 아직 밝혀진 게 별로 없다.

누스타는 충돌하는 은하 Arp 299에서 방출되는 X선을 발견해낸 최초의 망원경으로 2012년에 궤도에 올려진 것이다. 이전에 취역한 NASA의 찬드라 X선 망원경이나 유럽우주기구(ESA)의 XMM-뉴턴 우주선은 저에너지 X선을 탐지하는 장비로서, 이미 Arp 299 안에 활동적인 초질량의 블랙홀이 있다는 사실을 알아낸 바 있지만, 하나 또는 두 블랙홀이 강력한 중력으로 가스를 빨아들이거나 '흡착'하는가에 대한 명확한 사실은 그러한 데이터만으로는 확실히 규명할 수가 없었다.

누스타가 수집한 새로운 X선 데이터를 허블 망원경의 가시광선 영역의 데이터와 합성함으로써 오른쪽 은하의 블랙홀이 가스를 게걸스럽게 집어삼키는 ‘괴물’임이 명확히 드러난것이다.

가스가 맹렬한 속도로 블랙홀 안으로 유입될 때 전자와 양자는 수억 도의 고온으로 달구어져 초고온의 플라스마나 코로나를 만들어내게 되는데, 이것이 가시광선을 고에너지의 X선으로 변환시키는 것이다.

한편, 다른 쪽의 블랙홀은 거의 ‘휴면 상태’인 것으로 드러났는데, 활동을 정지한 것으로 보인다. 아니면 혹 너무나 두터운 먼지와 가스로 싸여 있어서 X선이 빠져나오지 못하고 있는 건지도 모른다고 과학자들은 생각하고 있다.

지난주 미국 천문협회 연례회의에 논문을 제출한 논문 공동 저자인 앤 혼슈마이어 박사는 “두 블랙홀이 동시에 작동할 가능성은 매우 낮으며, 두 은하의 핵이 접근할 때 중력이 주변의 가스와 별들을 맹렬하게 휘저어놓게 되는데, 그때 두 블랙홀이 같이 활성화될 것”이라고 말했다.

NASA는 Arp 299와 같은 미스터리에 싸인 블랙홀 현상을 규명하기 위해 X선 망원경 누스타를 최적화해서 우주로 올려보냈으며, 이번에 충돌하는 은하의 괴물 블랙홀을 발견해내는 성과를 거두었다.

동아닷컴 온라인뉴스팀/기사제보 star@donga.com 기자의 다른기사 더보기
사진출처|NASA