한국천문연구원은 한국과 일본 연구진으로 구성된 국제 공동 연구팀이 M87 블랙홀 제트의 자기장 강도를 추정하는 데 성공했다고 밝혔다.

30일 천문연의 한국우주전파관측망(KVN)과 일본국립천문대의 일본우주전파관측망(VERA Array)이 공동으로 운영하는 7개의 전파망원경으로 구성된 한일 공동 우주전파관측망(KaVA)은 M87 블랙홀에서 멀리 떨어진 제트의 자기장 강도를 추정했다.

M87 블랙홀은 2019년 사건지평선망원경(EHT)을 이용해 인류 사상 최초로 관측한 블랙홀이다.

연구팀은 제트가 방출되는 과정에서 제트 내 플라즈마가 냉각되는 싱크로트론 복사냉각 현상을 분석해 자기장 강도를 추정하는 데 성공했다.

▲ 연구 결과 모식도. 22GHz대와 43GHz대로 관측한 M87 제트 영상을 조합해 나타낸 복사냉각 분포도.

어느 물체가 복사열을 흡수하는 양보다 방출하는 양이 많아 기온이 내려가는 현상인 복사냉각을 서로 다른 주파수대(22GHz·43GHz)에서 관측해 분석하면 자기장 강도를 추정할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

그 결과 블랙홀에서 약 2∼10광년 떨어진 거리의 제트 자기장 강도를 0.3∼1가우스로 추정했다. 지구 자기장 크기는 0.2∼0.65 가우스다.

이는 M87 제트의 자기장이 블랙홀 중심부에서부터 약 10광년 거리까지 방출되는 동안 다른 외부 요인으로 인해 크게 소실되지 않았음을 의미한다고 연구팀은 전했다.

천문연 노현욱 박사는 "KaVA 관측을 통해 초대질량 블랙홀 중심부에서 멀리 떨어진 제트의 자기장 강도를 파악했다"며 "제트 자기장의 전반적인 분포를 파악하고 기존 제트 이론 연구와 비교해 제트 형성 구조를 검증해나갈 것"이라고 말했다.

천문학자들은 블랙홀에서 방출되는 제트(기체·액체 등 물질의 빠른 흐름)의 형성에는 자기장이 깊게 관여할 것이라 추측하고 있다. 이제까지 제트의 자기장 강도는 제트의 밀도가 높은 블랙홀 근처에서만 제한적으로 추정할 수 있었는데, 블랙홀로부터 멀리 떨어진 제트의 자기장 강도를 추정한 것은 이번이 처음이다.

이번 연구 결과는 국제학술지인 '천문학 및 천체물리학'에 5월 24일 게재됐다.

과학팀  press@jeonpa.co.kr

<저작권자 © 전파신문, 무단 전재 및 재배포 금지>