지구에서 약 1만 광년 떨어진 곳에서 항성질량 블랙홀이 빛에 가까운 속도로 물질을 내뿜는 제트(jet)가 포착돼 비디오 형태로 공개됐다.

파리대학의 마틸드 에스페나스 연구원이 이끄는 국제 연구팀은 블랙홀과 이를 도는 짝별 1개로 이뤄진 'MAXI J1820+070'을 찬드라 X선 우주망원경으로 관측한 결과를 미국 천문학회(AAS) 온라인 학술지인 '천체물리학저널 회보'(The Astrophysical Journal Letters)를 통해 발표했다.

찬드라X선 센터(CXC)와 미국 항공우주국(NASA) 마셜 우주비행센터(MSFC)에 따르면 우리 은하 은하면 위에 있는 이 블랙홀은 대형 별이 진화 마지막 단계에서 초신성으로 폭발하며 생성된 것으로 태양의 8배에 달하는 질량을 갖고 있다.

▲ 우리은하와 항성질량 블랙홀 MAXI J1820+070. 광학 및 적외선 망원경으로 포착한 우리은하. 중앙의 십자표시가 된 곳이 MAXI J1820+070이며 박스 안이 찬드라X선 망원경으로 포착한 블랙홀의 제트 이미지를 이어 만든 동영상.

짝별은 태양 절반 정도의 질량을 갖고 있으며, 블랙홀 주변 원반에 물질을 빼앗기며 강한 X선을 방출하고 있다.

블랙홀 원반 안의 뜨거운 가스는 강력한 중력으로 빛조차 빠져나오지 못한다는 블랙홀의 '사건지평선'(event horizon) 안쪽으로 빨려들기도 하지만 일부는 자기력선을 따라 양쪽으로 분출되며 제트를 형성하는데 연구팀이 이를 포착한 것이다.

연구팀은 2018년 11월과 이듬해 2월, 5월, 6월 등 총 네 차례에 걸쳐 MAXI J1820+070를 관측해 블랙홀이 남북 방향으로 제트를 분출하는 X선 이미지를 포착하고 이를 연결해 동영상으로 만들었다.

MAXI J1820+070의 제트는 빛의 80% 이상 속도로 분출된 것으로 분석됐다. 그러나 시선 방향으로 다가오는 물체가 더 빨라 보이는 착시현상인 초광속운동의 영향으로 북쪽 방향 제트는 빛의 60%, 남쪽 방향은 빛의 160% 속도로 분출되는 것처럼 보인다.

항성질량 블랙홀에서 이처럼 빠른 속도로 제트가 분출되는 것이 X선으로 포착된 것은 두 차례밖에 없었던 것으로 전해졌다.

MAXI J1820+070의 제트 분출 현상은 연구팀이 NASA의 찬드라 X선 망원경으로 관측하기 4개월 전인 2018년 7월부터 연말까지 전파망원경인 칼 G. 잰스키 초대형 배열(VLA) 을 통해서도 관측됐다.

두 연구팀의 관측 기간을 모두 합치면 1년 가까이 되는 셈인데, 이를 통해 제트로 분출된 물질이 주변 물질과 충돌하는 등의 상호작용을 하면서 블랙홀에서 멀어질수록 속도가 떨어진다는 점을 확인했다.

연구팀은 MAXI J1820+070에서 2018년 7월에 시작된 제트를 통해 분출된 물질이 약 18경 ㎏에 달하는 것으로 추산했다. 이는 핼리혜성 1천개나 엠파이어스테이트빌딩 5억개의 질량과 맞먹는 엄청난 양이지만 우주에서는 블랙홀 원반에 쌓이는 데 불과 수 시간이면 족한 것으로 지적됐다.

국제팀  press@jeonpa.co.kr

<저작권자 © 전파신문, 무단 전재 및 재배포 금지>