블랙홀이 별을 삼키는 모습! 우주의 시작과 끝에 블랙홀이 있다 (초고화질/제트/강착원반/조석력)

소리마저도 신비롭습니다[음악]

 

 

소름 돋는 블랙홀 실제 소리! 우주에서 가장 기괴하고 신비로운 소리 대공개 (페르세우스 블랙홀/강착원반/고음질)

 

 

 

우주 최대 블랙홀 실제 모습! 태양계가 11개가 들어가는 압도적 크기! (빅뱅/퀘이사/사건의지평선/TON 618)

NASA의 GALEX 우주선이 지난 2년 동안 관측한 결과, 별을 삼키고 있는 블랙홀을 최대한 자세히 볼 수 있었다. 이러한 관측은 천문학자들이 연구하기에 너무 멀리 떨어져있는 블랙홀의 무게를 측정하는 것을 도울 수 있다. 은하 중심부에 위치한 거대한 블랙홀은 약 일 만년 마다 한 번씩 근접해오는 별들을 흡수하는 것으로 여겨진다.

지금까지 세 개의 블랙홀이 별을 흡수하면서, 조용했던 물체가 X선으로 타오르는 모습이 발견된 바 있다. 이 타오르는 빛은 블랙홀의 중력이 가까운 곳에 있는 별을 찢어내면서 발생하며, 그 후 천천히 별의 잔여물을 삼키게 된다. 그러나 이 현상은 처음 발견된 이후 약 10년 간 다시 관측되지 않았었다. 때문에 이 현상은 과학자들의 이해에 주요한 결점을 남기고
시간이 지나면서 기억 속에서 사라졌다.

“불꽃이 사라지는 방식을 통해 별에서 얼마나 많은 가스가 블랙홀에 흡수되었는지를 측정하여 블랙홀의 질량을 측정할 수 있다”고 미국 Pasadena에 위치한 Caltech의 Suvi Gezari는 말했다. Gezari와 그의 동료들은 이 불꽃이 시작된 지난 2년 동안 매우 자세한 관측을 할 수 있었다. “최초로 이 현상이 시작된 때부터 지켜볼 수 있었다”고 Gezari는 말했다.

그들은 우주를 자외선 영역에서 관측하는 Galaxy Evolution Explorer(GALEX) 위성이 주기적으로 하늘을 관측하던 도중이 현상을 발견했다. 이 불꽃은 지구로부터 40억 광년 떨어진 곳에 있으면서, 우리 은하보다 10배 더 무거운 은하의 중심 블랙홀 부근에서 발생했다. 

연구팀은 이 불꽃이 초거대 블랙홀 가까이로 너무 다가간 별이 찢겨지면서 발생한 것으로 믿는다. 이 별은 이미 분리되었으며 블랙홀에 일부분이 빨려 들어가기 시작하여 수십만도 이상으로 가열된 상태이다. 블랙홀은 이 음식을 천천히 삼켰으며, GALEX 위성과 Chandra X-ray 위성과 같은 다른 망원경도 지켜볼 수 있었다.

연구팀은 이번 관측이 멀리 있는 블랙홀의 비밀을 푸는데 도움을 줄 것으로 믿는다. 왜냐하면 주변 물질을 연속적으로 빨아들이는 퀘이사(quasar)와는 달리 이러한 조용한 블랙홀은 관찰하기 어렵기로 악명이 나있기 때문이다. 이러한 블랙홀이 은하수에 가깝다면 천문학자들은 별들과 가스의 움직임을 관찰하여 블랙홀의 질량을 계산할 수 있다. 그러나 너무 멀리 있다면 망원경이 각각의 별들을 관측할 수 없다.

Gezari와 그녀의 동료들은 GALEX를 이용하여 이러한 불꽃을 계속 관측할 것이다. 앞으로 적어도 2년 동안 작동할 GALEX를 이용하여 보름달의 40배에 달하는 하늘 면적에서 밝기의 변화를 세밀히 관측할 것이다.

 

 

블랙홀이 별을 삼키는 모습! 우주의 시작과 끝에 블랙홀이 있다 (초고화질/제트/강착원반/조석력)

 

 

 

블랙홀의 '잃어버린 고리' 중간질량 블랙홀 존재 확인

별 집어 삼키는 확실한 증거 갖춰…태양질량 5만배

[ESA/Hubble, M. Kornmesser 제공/ 재판매 및 DB 금지]

 

 

별 집어삼키는 중간질량 블랙홀 상상도

블랙홀 진화에서 '잃어버린 고리'가 돼온 중간질량 블랙홀의 확실한 증거가 포착됐다.

대형 은하 중심에 있는 태양 질량 수십만 배에서 수십억 배에 이르는 초대질량블랙홀(SMBH)과 대형 별의 진화 마지막 단계에서 중력붕괴를 일으키며 만들어지는 항성질량 블랙홀 사이에는 중간 정도의 질량을 갖는 블랙홀이 존재할 것으로 추정돼 왔지만 좀처럼 모습을 드러내지 않아왔다.

 

미국 뉴햄프셔대학교 물리·천문학과 연구 조교수 린다청 박사가 이끄는 연구팀은 X선 망원경과 허블망원경으로 중간질량 블랙홀을 확인한 결과를 학술지 '천체물리학 저널 회보'(The Astrophysical Journal Letters) 최신호에 발표했다.

 

별을 집어삼키는 현장이 포착된 이 블랙홀은 태양 질량의 5만 배에 달하는 질량을 가진 것으로 측정됐다.

연구팀은 중간질량 블랙홀 후보가 몇차례 포착된 적은 있지만 이번에 관측된 '3XMM J215022.4-055108'만큼 확실한 증거를 갖춘 것은 없었다고 강조했다.

이 블랙홀은 지난 2006년에 미국 항공우주국(NASA)의 찬드라 X선 우주망원경과 유럽우주국(ESA)의 X선 다중거울 망원경 'XMM-Newton'에 강력한 X선으로 처음 포착됐다.

 

별이 블랙홀과 같은 중력적으로 강력하면서 밀도가 높은 천체에 가까이 다가갔다가 갈가리 찢기면서 나온 X선으로 추정됐지만, 당시에는 우리 은하 내부인지 아니면 밖인지도 확인이 안 됐다.

은하 중심이 아니라는 점에서 중간질량 블랙홀일 가능성은 있었지만 초신성 폭발이후 남은 고밀도의 중성자별일 수도 있어 이 가능성부터 확인이 필요했다.

 

연구팀은 이와 관련해 중간질량 블랙홀을 찾아내는 과정이 모든 가능성을 열어두고 하나씩 확인하며 제거해 나가는 것과 비슷하다고 설명했다.

 

[NASA/ESA and G. Bacon (STScI) 제공/ 재판매 및 DB 금지]

 

 

 

성단 중심의 중간질량 블랙홀 상상도

연구팀은 허블망원경을 통해 이 X선이 우리 은하 내 단일한 곳에서 방출된 것이 아니라 다른 은하 외곽의 별들이 밀집한 곳에서 나온 것을 확인했다. 이런 영역은 천문학자들이 중간질량 블랙홀이 있을 가능성이 있는 곳으로 꼽아오던 장소 중 하나였다.

블랙홀의 질량은 은하 중앙에 있는 팽대부 크기에 비례하는 것으로 관측돼 은하 질량이 클수록 블랙홀 질량도 큰 것으로 확인돼 있다. 그런 점에서 3XMM J215022.4-055108 블랙홀이 있는 성단은 인근 대형 은하의 중력에 잡혀있는 질량이 적은 왜소은하의 축소된 중심일 가능성이 있는 것으로 분석됐다.

중간질량 블랙홀이 지금까지 확실한 증거로 포착되지 않은 것은 초대질량블랙홀에 비해 훨씬 작고 활동력도 떨어지는데 이유가 있다. 주변에 손쉽게 가져다 쓸 수 있는 연료원이 없고 별이나 우주 물질을 지속해서 빨아들일 만큼 중력도 강력하지 않다. 따라서 천문학자들이 별을 집어삼키는 드문 장면을 직접 포착하지 않으면 중간질량 블랙홀의 존재를 확인할 수 없었다고 한다.

 

사실 중간질량 블랙홀로 추정되는 천체가 발견된 것이 이번이 처음은 아니다.

지난 2009년에도 ESO 243-49 은하 끝에서 'HLX-1'이라는 블랙홀이 발견돼 중간질량 블랙홀 후보로 연구됐다. 이 블랙홀 역시 젊은 별들이 모여있는 곳에 포착됐는데, 항성질량 블랙홀일 가능성을 떨쳐내지는 못했다.

 

린 박사는 이와 관련, "이번에 발견된 블랙홀은 별을 집어삼키는 중이어서 항성질량 블랙홀일 수도 있는 다른 후보들과 달리 큰 질량을 가진 블랙홀이라는 강력한 증거를 제공한다는 점이 가장 큰 차이"라고 강조했다.

 

[NASA, ESA, and D. Lin (University of New Hampshire) 제공/ 재판매 및 DB 금지]

 

 

허블망원경에 포착된 성단 내 중간질량 블랙홀 '3XMM J215022.4?055108'(흰색 원안)

중간질량 블랙홀이라는 점이 최종 확인되면 어둠 속에서 포착되지 않고 있는 다른 중간질량 블랙홀을 찾을 수 있는 길을 열어놓는 것이며, 이는 궁극적으로 초대질량블랙홀이 어떻게 형성됐는지에 관한 답을 줄 것으로 기대를 모으고 있다.

블랙홀은 인류가 인지하고 있는 가장 극단적인 환경 중 하나로 물리학의 법칙이나 우주가 작동하는 원리에 대한 이해를 시험하는 무대로 여겨지고 있다.