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블랙홀, `팽이`처럼 흔들리며 돈다

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천문연 포함된 국제공동 연구팀, M87 블랙홀 운동 규명
23년 간 관측데이터 분석해 블랙홀이 회전함을 밝혀내
블랙홀, `팽이`처럼 흔들리며 돈다
한국천문연구원이 국제공동연구팀과 함께 규명한 M87 초대질량 블랙홀의 세차운동 이미지

천문연 제공

블랙홀이 팽이처럼 흔들리며 회전한다는 새로운 사실을 국내 연구진이 주도한 국제공동연구팀이 밝혀냈다.

한국천문연구원은 전 세계 45개 기관, 79명의 연구자들이 참여한 국제 공동연구팀이 2000년부터 2022년까지 동아시아우주전파관측망(EAVN), 초장기선 어레이(VLBA), 한일 공동우주전파관측망(KaVA) 등에서 관측한 자료를 분석해 M87 초대질량 블랙홀 제트의 세차운동이 11년 주기로 일어나고, 회전한다는 사실을 규명했다고 28일 밝혔다.

이 연구결과는 국제 학술지 '네이처(28일자)'에 게재됐다. 초대질량 블랙홀의 제트 방출은 현대 천체물리학의 주요 난제 중 하나로, 빠르게 회전하는 블랙홀에서 발생한 에너지 중 일부가 제트로 방출된다는 게 지금까지의 주류 이론이었다. 제트는 블랙홀 주변의 강력한 자기장, 부착원반, 블랙홀의 상호작용을 통해 발생한다.

하지만, 이 과정에서 가장 중요한 초대질량 블랙홀의 회전은 지금까지 관측된 적이 없었다.

연구팀은 지난 23년 동안 얻은 M87 블랙홀의 초장기선 전파간섭계(VLBI) 데이터 분석과 슈퍼컴퓨터를 활용한 시뮬레이션 연구를 통해 블랙홀의 회전축이 부착원반(블랙홀의 고리모양)의 회전축과 나란하지 않아 제트의 세차 운동이 발생하는 사실을 밝혀냈다. 세차운동은 회전하는 천체의 회전축이 원을 그리며 움직이는 현상으로, M87 블랙홀에서 세차운동이 존재하는 것은 실제 회전하고 있음을 보여준 분명한 증가라는 게 연구팀의 설명이다.


이번 연구에서 천문연의 한국우주전파관측망(KVN)은 동아시아우주전파관측망의 일원으로 대부분 관측에 참여했고, 천문연의 한일공동상관센터(KJCC)는 총 170회의 관측 데이터 중 123개 데이터를 상관처리함으로써, 연구에 큰 기여를 했다.
이 연구의 한국 책임자인 노현욱 천문연 박사후연구원은 "우리가 주도적으로 운영하는 전파관측망과 상관처리센터를 통해 M87 블랙홀을 오랜 시간 지속적으로 관측할 수 있었기에 가능한 연구결과였다"며 "앞으로 M87 블랙홀에서 기존에 발견하지 못했던 새로운 현상들이 더 많이 발견됐으면 한다"고 말했다.

논문 제1저자인 추이 유주 박사는 "블랙홀과 부착원반 회전축이 어긋난 정도가 비교적 작고, 세차운동 주기가 길기 때문에 장기간에 걸친 고해상도 데이터의 분석으로 세차운동이 주기를 갖고 회전한다는 것을 발견할 수 있었다"고 평가했다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr

블랙홀, `팽이`처럼 흔들리며 돈다
M87 블랙홀 제트의 세차운동 이미지와 각도 변화 이미지

천문연 제공




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