국내 연구진이 블랙홀 제트 현상의 발생 시점을 세계 최초로 관측하는데 성공했다.
한국천문연구원은 김정숙·김순욱 연구팀이 블랙홀 이중성인 '백조자리 X-3'을 관측해 블랙홀 제트에 관한 이론을 증명하는 데 성공했다고 20일 밝혔다.
블랙홀의 존재는 블랙홀 자체의 관측을 통해서가 아닌 블랙홀로 물질이 빨려 들어 갈 때 주변에서 발생하는 전파 및 X-선, 감마선 등의 관측을 통해 알 수 있다. 블랙홀은 서로 마주보며 돌고 있는 동반성에서 물질을 끌어당기는데 이 때 모든 물질이 블랙홀로 흡수되지는 않고 대부분은 블랙홀 주변을 회전하며 원반을 만들게 된다.
이 원반에 축적된 물질이 일정한 밀도와 온도에 이르게 되면 블랙홀의 자기장 방향에 따라 원반의 수직으로 물질을 간헐적으로 분출하게 된다.
이 현상을 블랙홀의 제트라고 하는데 이 때 블랙홀 주변의 밝기가 보통 때 보다 수백에서 수천만 배 정도로 급격히 밝아졌다가 다시 어두워진다. 블랙홀 제트의 분출은 변화 순간이 몇 시간 또는 며칠 동안으로 짧기 때문에 그 동안 학계에서는 이 제트 현상이 언제 발생하는지 추측은 했으나 관측하지 못했다.
천문연의 김정숙·김순욱 연구팀은 블랙홀 제트의 분출 시점을 이론적으로 예측한 뒤 한국천문연구원의 KVN(Korea VLBI Network) 우주전파관측망과 일본국립천문대의 VERA(VLBI Exploration of Radio Astrometry) 우주전파관측망 통해 관측한 X-선의 에너지 변화를 분석해 1~2년의 분출 주기 중에서 3시간에 불과한 백조자리 X-3의 제트 분출이 시작되는 순간을 관측하는 데 성공했다.
김정숙 박사는 "블랙홀에서 이번에 관측한 것과 같은 제트분출이 일어나는 것은 보통 1~2년 사이에 며칠 정도여서 지난 4년 간 수차례 실패했었지만 포기하지 않고 계속 시도해 마침내 관측에 성공하고 논문이 나오게 돼 매우 기쁘다" 고 말했다.
김순욱 박사는 "현재 상대론적인 제트 발생 과정에는 여전히 설명되지 않은 수많은 의문들이 남아있어서 차례차례 그 수수께끼들을 풀어갈 예정"이라고 포부를 밝혔다.
jhpark@fnnews.com 박지현 기자
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